2016年1月15日金曜日

<静電気実験> 静電気ダンス (正電荷・負電荷ともに利用)

ちょっと変わった静電気の実験方法を考案してみました。
塩ビ板とアルミ箔を直接摩擦し、塩ビ板を負にアルミ箔を正に帯電させて
正電荷・負電荷ともに利用するという仕掛けです。

今回一連の静電気実験

これらは全て正電荷・負電荷ともに利用して実験しています。

「静電気ダンス」は静電気で発泡スチロール片を上下に動かす実験です。
アルミホイルの上下を、負と正に帯電させることで、
勢いよく上下運動をします。

静電気ダンスをはじめ、静電気の装置を作るときには
電荷の通り道に発泡スチロールやプラスチック系のものを
使用することがポイントです。(接地極以外の部分)
絶縁体だからと言って、紙、木材、石などを使用すると電荷が うまく流れません。
これらは電気は通さなくても、静電気は通してしまうのです。

①材料を切り出します。長さは適当で構いません。
・カラーボード(発泡スチロールでもOK) 30cm×15cm、10cm×10cm
・塩ビ板(硬質カードケース利用) 23cm×15cm、
・ペットボトル(ここではCCレモン1.5リットルのものを利用) 高さ7cm
・発泡スチロール片 5mm角(カッターナイフでカット) 約20個

②ポリ袋に発泡スチロール片を入れ
詰め替え用のトナーをほんの数滴入れて手で揉み込みます。
トナーは入れ過ぎないように注意します。

③袋から取り出し、ティッシュなどで拭いて
色落ちしなくなったらOKです。
ここでは、シアンとマゼンタの2色を作ってみました。

④アルミホイルを下のような大きさに切り、
周囲をセロテープで貼り付けます。

⑤ペットボトルに③の発泡スチロール片を入れ
ふたをして、セロテープで固定します。
これで完成で~す!

<やり方>
①最初は23cm×15cm程度の塩ビ板でアルミ箔を10回程度こすります。

 ②塩ビ板を素早く真上にアルミ箔から引き離し、
ペットボトルの上のアルミ箔に乗せると
発泡スチロール片が勢いよく上下に動きます。

③ペットボトルの下のアルミ箔を指でタッチします。

④塩ビ板を素早く真上にアルミ箔から引き離し、
下のアルミ箔に乗せると、また発泡スチロール片が勢いよく上下に動きます。

⑤ペットボトルの上のアルミ箔を指でタッチします。
③と同様、ペットボトルの下のアルミ箔も再度 指でタッチします。

①~⑤を繰り返します。

<注意する点>
塩ビ板を置くときはアルミ箔をすっぽり覆うように置く。

②塩ビ板をはがすときは真上に素早くはがす。(すべらすようにはがさない)

video
ビデオが表示できない場合はYoutubeでご覧ください。


発泡スチロール片にトナーを塗った理由は
トナーには帯電しやすくなるような制御材や導電材料などが入っているためです。
アルミ箔を1cm角に切って、軽く丸めたものでも出来ますが
発泡スチロール片にトナーを塗ったもののの方が動き方がいいです。

発泡スチロール片が勢いよく上下に動く理由は、
ペットボトルの上下のアルミ箔の帯電が異なることです。
②の状態では上のアルミ箔は負に、下のアルミ箔は正に帯電しています。
④の状態では上のアルミ箔は正に、下のアルミ箔は負に帯電しています。

その仕組みは下図のようになります。


(Flashで作成しているため、スマホや携帯で見れない場合があります。)


「静電気ダンス」 は、上橋智恵の考案作品です。





10 件のコメント:

  1. 子供のイベントにうけると思います。
    静電気実験は夏にやると失敗することが多いので
    正電荷と負電荷を利用すれば強力になり
    成功する気がしてきました。MH

    返信削除
    返信
    1. 平野様
      早速、見て下さってありがとうございます♪
      この実験は9月ごろに思い付きやってみましたが、9月でも問題なく動きました。
      是非ぜひやってみて頂ければ嬉しいです。塩ビ板をアルミ箔から 勢いよく真上に引き離すことがポイントです。

      削除
    2. トナーを使わないと動かないか上のアルミについたままになりました。
      派手な動きに加え静電気の実用事例として説明しやすい実験です。

      削除
    3. 平野様
      やってみて下さったのですね。そうですね。トナーを塗らないと電荷を受け渡すことが出来ないのでうまくいかないですね。1cm角程度のアルミ箔を軽く丸める方法でもうまくいくかもしれないですが、やはり少し重くなるので、発泡スチロールにトナーの方がお勧めです。

      削除
    4. 黒のトナーを使い”まっくろくろすけ”として児童館でデビューしたところ
      先生まで”ワッ”でした。
      帰りには1年生から”まっくろくろすけがいいほしい”のメモを受け取りました。
      なんとか簡易型を考えてみます。

      削除
    5. 「まっくろくろすけ」ってネーミングが可愛いですね♪ 1年生の生徒さんも喜んで下さったのですね。また簡易版のアイデア教えて下さいね。ヽ(^-^)/

      削除
  2. 簡易型は今のところ踊るだけですが基本は同じです。
    ペットボトルの上下にアルミ箔を巻いたスチロールを取り付けるだけです。
    最初はセロテープで仮止めしてボンドで点付けします(4箇所ぐらい)
    セロテープにクロスケが集まりますのではがしてください。
    それでもペットボトルに張り付いたのは外側から指ではじいてください。
    塩ビ板の上に置きこすります、そして板をそのまま上のアルミ箔にのせるだけです。
    塩ビ板は20×10センチ、アルミ箔の板は7×7センチ、ペットボトル7センチ(高さ)です。
    児童館での実演は7月末で良いおみやげができました。


    返信削除
    返信
    1. 頭の中で想像しながら読んでたのですが、
      少しわかったような?よくわからないような・・・(^^;
      映像があれば見たいです^^

      削除
  3. 映像の送り方はこれから勉強します。
    楽器の鼓のように両面の膜がスチロールを挟んだアルミホイールです。
    鼓の胴は透明なペットボトルで中にクロスケを入れて
    机の上に置いた塩ビ板の上に乗せ左右に移動させます。
    次に塩ビ板をはがして鼓の上にのせます。
    絶縁性がよくないのでペットボトルに付着する場合が
    ありますので指ではじいて下に落としてから始めます。
    これでいつでも”まっくろくろすけ”に会うことができます。

    返信削除
    返信
    1. 詳細説明、ありがとうございます^^
      ぜひ映像が見れることを楽しみにしています♪

      削除