直流電流と交流電流のこと

Question

直流電流と交流電流について調べていて、蛍光灯を直流と交流でのつき方の違いを見てみようと思いつきました。
　　　　　　＿＿＿＿＿＿
　　　　　＝|　　　　　　　|＝
　　　　　　￣￣￣￣￣￣
　　　　　↑こちら側だけ使う
10ｗ位の蛍光灯の片側にある2本の端子(?)にそれぞれワニ口クリップをつなぎ、電源装置を使って徐々に電圧をかけていきました。
ある程度まで電圧をかけていくと、交流ではチカチカと点滅して、直流では中のフィラメントあたりが赤くなりしばらくするとパッと点灯して、蛍光灯の片側が光っている状態になりました。

両方(交流、直流)を点灯した状態から徐々に電圧を下げていくと、交流ではチカチカと点滅した状態が続き、直流ではうすく光っている状態になりました。
・この交流でのチカチカと点滅するのは、電源が交流だからなのでしょうか、それとも放電現象によるものなのでしょうか？
・直流でフィラメントが赤くなるのはなぜなのでしょうか？
この二点について教えてください。お願いしますm(__)m

ikkyu3 · Accepted Answer

予想外の面白い実験ですね。実際の動作原理とは、違う実験です。
蛍光灯は、片側の電極からもう一方の電極に放電することにより、管内面の全体に塗られた蛍光物質に電子が衝突することで、蛍光を発します。
両側のフィラメントは、点灯させる最初だけ通電し熱で水銀を蒸発させる為に使用します。
点灯後は、フィラメントは開放して通電をさせません。
交流では、フィラメントへの通電を切る時に回路に直列に入っているリアクターの誘導作用で高圧を一瞬出して放電を開始します。
直流では、電池の電圧をインバーターで昇圧するようにします。

そこで、ご質問の交流の場合には、片側のフィラメントだけの通電ですので、放電の為の空隙がありませんから、放電はしないものと思います。
蛍光が光るとしたら、それは、フィラメントの熱による熱電子放射だろうと思います。反対側に電極が無いので周辺だけに極弱く放射され不安定に光るのでしょう。
これは、不安定で断続的です。
直流の時に赤く光るのは、フィラメントの熱による発光でしょう。連続して光ります。
実験をしたわけではないので、推論です。

ikkyu3 · Answer

ikkyu3です。
肝心のところでミスしました。訂正します。
蛍光物質が光るのは、電子の衝突ではなく、水銀蒸気を通じて放電がされると紫外線を発生し、その紫外線が傾向物質を刺激することで可視光を大量に出します。
したがって片側のフィラメントだけを通電した時には、放電ではなく熱電子放射により周辺の水銀蒸気が紫外線を出し、その紫外線で蛍光物質が、可視光を出すということになります。

minchinton · Answer

・蛍光灯の発光は、放電した電子と水銀蒸気がぶつかって起こるのですが、85V以下になると、放電が止まるので、交流のように、0Vを境に+方向-方向に電圧が変動すると、点滅状態になります。

・フィラメントが赤くなるのは、放電し難い直流ですから、熱エネルギーへの変換が多くなって、熱した鉄のように赤く光って見えるのです。

ymmasayan · Answer

まず、最初にお断りしておきます。
面白い実験ですが、蛍光灯の本来の点灯方式の実験ではないのです。
蛍光灯には、質問者のかかれた絵の通り左右に２本づつ４本の電極があります。
左右にそれぞれフィラメントがあります。左右別々に２本の電極につながっています。

さて、蛍光灯は点灯時にフィラメントに電流を流し、水銀を蒸発させて両端に高電圧をかけて、放電開始（点灯）します。このとき使われる電極は左１本、右１本です。この後はフィラメントは使用せず、放電による熱で水銀を蒸発させ続けます。

回答ですが、管の両端に電圧がかけられていないので、非常に不安定な状態で点灯しています。交流でちらちらするのは交流だからではありません。放電が不安定なので、交流のオンオフの影響で放電が止まったり、開始したりするのでしょう。
（５０～６０ヘルツでは残像のため交流のちらちらが見えるはずは有りません）
直流では、おっしゃるような現象がおきても不思議ではありません。

疑問があれば補足してください。

kmcc · Answer

↓で２行目の頭に足りない言葉がありました。
”交流電源では”常に極性が入れ替わっています。 
です。

kmcc · Answer

交流電源（AC）と直流電源（DC）のそれぞれの違いは、
常に極性が入れ替わっています。
よく、電化製品にAC50/60Hzと書いてあるのをご存知でしょうか？
これが周波数と言って、１秒間に極性が何回変わるかを示した数字です。
一方、直流電源は極性は変わらず一方向に電流が流れます。
そのため、抵抗に対して常に同方向に電圧がかかります。
乾電池等が一般的な例として挙げられます。
ですから、チカチカするのは交流電源の周波数による極性の切り替わりを利用して作られた、いわば”交流電源用の蛍光灯であるためであり、
また、蛍光灯の片方だけに電源の両極をつなぐと、
真空中で放電される電流はつないだ片方からもう一方へなされるため、
蛍光灯の電源をつないだ所だけで発光現象が起きます。
ちなみに、電圧、周波数を定格に合わせると、もっときれいに発光しますよ。
また、直流電源で交流用の蛍光灯を使用した場合は、
極性が変わらないため発色が強くなり赤く光る様に見えます。

arumagiro · Answer

＞チカチカと点滅するのは、電源が交流だからなのでしょうか
それであっていると思います。
交流は周期的に電圧が変化しています。
電気が流れていない時もありますので、理論的には点灯と消灯を繰り返しています。
これが、蛍光灯のちらつきの原因となります。

対して、直流では電圧が一定です。

フィラメントが赤く見えるのは、フィラメントが電気を流す事により加熱されている為かと思います。

直流電流と交流電流のこと

予想外の面白い実験ですね。

ikkyu3です。

・蛍光灯の発光は、放電した電子と水銀蒸気がぶつかって起こるのですが、85V以下になると、放電が止まるので、交流のように、0Vを境に+方向-方向に電圧が変動すると、点滅状態になります。

まず、最初にお断りしておきます。

↓で２行目の頭に足りない言葉がありました。

交流電源（AC）と直流電源（DC）のそれぞれの違いは、

＞チカチカと点滅するのは、電源が交流だからなのでしょうか

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