誘導コイルの極性

誘導コイルを使って
3180-1.jpg

「誘導コイルによる放電」の動画をYoutubeに上げていたのですが、


この場合どっちがプラスでどっちがマイナスですか?
という質問をいただきました。

最初、うっかり+-逆にして答えてしまい、別の方に指摘されてしまったりしたのですが、
ふつうは円板の方がマイナス、針の方がプラスです。
詳しくは島津理化の解説をどうぞ。

検証がてら、実際に実験をしてみましょう。動画を見ながら順に解説していきます。

キャプションあり

キャプションなし


動画開始から0秒 最初、スイッチを切った状態から
3180-2.jpg

2秒  円板側を-極、針側を+極になるように電圧をかけると、早速スパーク放電(火花放電)が起こります。
3180-3.jpg
3180-4.jpg 3180-5.jpg

9秒 一度スイッチを切って

11秒 極性をひっくり返して、円板をプラス、針をマイナスにしました。
3180-6.jpg

すると、ジーという音はしますが、火花放電は起きていません。
3180-7.jpg

エアロゾルペディアの「コロナ放電 Corona discharge」の項目を見ると、もしくはその参考文献であるチャング ジェン シー「大気圧プラズマの物理と化学」J. Plasma Fusion Res. Vol.82, No.10 (2006)682‐692を見ると、円板と針、どちらを+にしてどちらを-にするかで放電の段階の様子は変わるものの、最終的にはどちらにしろスパーク放電するらしい。

20秒 ということで、電圧をさらに上げてみると…
3180-8.jpg 3180-9.jpg

無事、スパークしました。

スパーク放電が起こる電圧をスパーク開始電圧といいます。
円板と針、どちらを+極、-極にしてもスパーク放電を起こすことは可能ですが、円板を-極、針を+極にした方がスパーク開始電圧が低くて済むので、一般的にはこちらが推奨されています。

佐賀県の安全な理科実験・観察ハンドブック作成委員会が平成16年に作った資料の物理分野の資料には、古い誘導コイルについても紹介されており、誘導コイルには6[V],数[A]程度の容量の直流電源で動作させるなど貴重な情報があるが、

古い型の誘導コイルでは,極性を間違えると放電が起こりにくく,放電させようとして直流電源の電圧を上げて規程以上の電流を流してしまうことがある。コイルが焼き切れて破損してしまうこともあり,絶対にしてはならない。

という注意事項も示されており、やはり必要以上の高電圧は避けたいところのようですね。
あ、もちろん、放射線の問題もありますし。
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