自作の手回しペットボトルバンデグラフ(静電気発生装置)

身近な材料で自作の手回しバンデグラフ(静電気発生装置)を作る実験である。装置の本体は2リットルペットボトルを利用している。静電気は素材によりマイナスやプラスになりやすい物がある。ここでは帯電列は紹介しないが、この装置の上側のローラーは塩ビパイプでこれはマイナスに帯電しやすい。下側のローラーは木綿でプラスに帯電しやすい。この帯電の差から生じるマイナスの静電気をゴムベルトに伝えて集電球に集めている。下側の木綿のローラーの下にあるアルミテープを貼った厚紙はアースとなる。帯電列の差が大きい方が静電気を集電しやすい。

    

丸棒、アルミ板、塩ビパイプや厚手の輪ゴムは100円ショップやホームセンターに売っている。プラスチックの球はUFOキャッチャーで使われていた透明カプセルである。アルミ板や塩ビパイプ木材などはあった。必要で購入したのは、輪ゴムとアルミテープだけであった。アルミ板もなければアルミ缶を利用しようと思っていた。幅広の輪ゴムは100円ショップでもあるが、ホームセンターの方が少し長く素材が良い。アルミテープは100円ショップでも売っている。なお、手回しのクランクになる角材の穴やペットボトルの穴はドリルで開けた。9mmの丸棒を買うのがもったいないなら、古い箸などを代用にしても良い。

材料  輪ゴム15cm×2cm、2本 アルミテープ 厚紙(およそ30cm×4cm) 塩ビパイプ(3cm×7cm) 1本 2Lペットボトル アルミ板(約7cmm四方) 1枚  丸棒( 9mm×15cm) 2本  角材(1.5cm×15cm)1本 丸棒(径約3cm×長さ7cm)1本 プラスチックの球(およそ径10cm) テッシュペーパー 2枚 包帯18cm 2枚 輪ゴム 4本

<加工と組み立て>

・加工

@透明カプセルの外側にアルミテープを貼る。底側にペットボトルの口が入る大きさにカッターなどで穴をあける。(この作業が時間がかかる)

Aペットボトルの加工はゴムベルトになる輪ゴムの長さに合わせて位置を確かめる。ペットボトル上側と下側に穴を開ける。(9mm)ペットボトルにローラーになるところが入るように、切り込みを入れる。(下図参照) さらに、アルミアルミ板の差込の穴を上部に開ける。

B集電用アルミ板をヘラ状に加工する。(材料の写真を参照)

C下側のローラーになるところの加工を行う。3cmの丸棒の中心に穴を開けて9mmの丸棒を通す。その後、テッシュペーパーを1.5cm幅にしてを丸棒に巻きその上からさらに包帯を巻いて山形の盛り上がりを付けたら、輪ゴムでとめる。山形の盛り上がりの頂点がおよそ3cm間隔になるように2箇所作る。下側ローラー作成に当たり電動ドリルを利用したが、ない場合は接着しながらダンボールや厚紙を巻いて代用にしても良いであろう。ローラーに盛り上がりを付けることで、ゴムベルトが横にずれないで回せる。

*実験では下側ローラーに木綿の包帯を使ったが、できるならレーヨン、ナイロン布などを利用したほうが良い。

・組み立て

@ペットボトルに集電球になるカプセルを取り付ける。ペットボトルのキャップで緩まないように締め付ける。その後上部の半球をはめる。

Aアルミ板が通るようにペットボトルに切り込みを入れてから、アルミ板を集電球に突き当たるように挿し込む。

B上側になるローラーは塩ビパイプに輪ゴムを通して、塩ビパイプの間に入るように丸棒をペットボトルに差し込んでいく。このときペットボトルの軸穴には少し緩んでも良い。

C下側のローラーになるところは、輪ゴムを通してペットボトルにはめ込む。

Dアルミテープを貼った厚紙を挿し込む切込みを入れ、ローラーの下側になるよう挿し込む。手回し用のハンドルのクランク棒を取り付ける。

 材料               ペットボトルのあなを開ける。

  

 下側のローラーをはめて、アルミの厚紙を挿ししておく。(ここを手でもって手回しをする。)

  

 全体の完成写真と上側のローラーと集電用のアルミ板の位置。

  

バンデグラフの集電球にマイナスの静電気を集めるにはハンドルを回転させる。このとき、右手で回転させるときに、左手は、ペットボトルの底を持ちながら、アルミの厚紙をつかんでいる。これで人体がアースとなって静電気を集めやすくなる。

 

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