交流回路(その4) E-67 No140 09年3月5日(木)

交流回路(その4) E-67 No140 09年3月5日(木)

1 単3乾電池を壊して炭素棒を6本とりだします.

フィルムケースに薄めた酢(できれば希硫酸)を入れて, 炭素棒を2本浸します. 厚紙を炭素棒の間に入れて隔壁とします. どちらか一方の電極に赤の＋印をつけておきましょう. これで燃料電池的ケミカル・コンデンサー(ケミコン以後CCと略す)ができあがりです. これを3組作りました.

2 0.4mmφのエナメル線を, フィルムケースの口の部分に3～400回巻いてコイルにし, フィルムケースから外して使います.

　コイルの片方の端にLEDの正極をはんだづけすると, LEDの負極の部分がプラス電極になります. これをCCにつないで, コイルの上でブンブンごまを回すと, LEDが点灯して燃料電池が「充電」しているのがわかります. これで準備完了です.

3 CCを3個並列にして, ブンブンごまの発電機で充電します.

1000回ほどブンブンごまを回して充電したら, 3個を直列につなぎ替えて使うと, メロディーを鳴らせることができます.

蛇足

1 この方法で充電するには時間がかかります.

　およその見当ですが, ブンブンごまを1000回まわすと, 電池1個について0.3V程度の充電がされると思われます. これを3個直列にして, 1V弱にしてメロディーを鳴らすのです.

2 この装置は, 電圧は弱くても, 多くの「電荷」が蓄積されているようで, メロディーが途中で弱くならないのが強みです.

3 容量の大きいキャパシターを作るのは難しいことです.

アルミ箔を塩ビシートの表裏に貼りつけた平行平板コンデンサーの面積を100cm2(10cm平方)とします. この容量はおよそ100pFです.(塩ビシートの厚さにもよりますが). 1cm2で1pFとしてみましょう.

メロディーを鳴らすための 10000μFにするには, その面積は

10000μF＝10000×10∧6nF＝10∧10pF (10∧6は10の6乗)

　　(1μF＝10∧3nF　 1nF＝10∧3pF　 ∴1μF＝10∧6pF)

10∧10pF→10∧10cm2＝10∧6m2＝1km2 となります.

恐ろしく大きいキャパシターです. 電気をためることは難しいことです.

　それをカバーするひとつの方法が電気二重層コンデンサーです.

陽極の金属と負極の溶液の間の絶縁性金属酸化物が誘電体になっていて，この厚さがナノオーダー（10のマイナス9乗メーター）なのです．大雑把にいえば，面積が駄目なら距離で行こう，という訳です．

キャパシタの容量をC, 極板面積をS, 極板間隔をd，とすると C＝k・S/d ( kは比例定数で極板間の誘電体の性質),ｄが原子論的な長さなので，Cが大きくなるのです．