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No.4
- 回答日時:
理系の工作もの(夏休みの自由研究)なら、お任せください!! ロウソクの火で発電してみよう!!という画期的な、かつ原始的な実験の自由研究です。
図も参照ください。この自由研究に必要な材料は、銅線と輪ゴム、それにロウソクだけです。銅線はエナメル線でも間に合います。ホームセンターで手に入ります。あとはまあ、テスターがあればもっといいのですが。
実験のやりかたは…1mmφくらいのエナメル線を50~60cmほど用意し、半分に切ります。そして一方のエナメル線はガスコンロでしっかり炙(あぶ)り、半分ほどの長さまで焼き上げて黒色の酸化第二銅(CuO)にします。
【注】正確に言えば炎は周囲の酸素を消費するため、炎による加熱は酸化ではなく還元の性格をあわせもっています。酸素の豊富なところで加熱するのがよく、電気炉を使うのが最適です。銅線の内部まで黒く酸化させるために、なるべく長時間加熱してください。赤く酸化した酸化第一銅(Cu2O)は、この用途に不適です。なお酸化第二銅ははげ落ちやすいので扱いに注意してください。
酸化した銅線の先端には小さな輪(直径5mmくらい)を作っておきます。
もう一方のエナメル線は先端を5cmほど磨いて銅を露出させ、酸化銅線の輪に通して同じように輪にします。つまり、両手の親指と人差し指で輪を作って、お互いに結ぶような格好にするわけです。
両方のエナメル線の他端も磨いて銅を露出させ、そこから電気が取り出せるようにします。
この2本の銅線が輪を中心にして綱引きするように、両方から輪ゴムで引っ張ってピンと張ります。
実験準備はこれだけです。
実験は…マッチを摺ってロウソクに火をつけ、輪のごく近くの酸化銅線の方を加熱します。
そうすると…あらら、不思議なことに銅線の両端から直流電圧が出てきます。テスターがあれば、電圧を確かめてみてください。「DC電圧」の最大感度レンジで指針がしっかり振るほどあるでしょう。極性は銅線側がプラス、酸化銅線側がマイナスになるはずです。
もし電圧が出て来ないときは、輪の部分の接触(電気的接触)を良くしてみてください。とくに酸化銅線側の輪に注意しましょう。
電圧の大きさは、酸化銅線の温度がどれだけ高くなっているかによります。理屈の上では500℃で1Vになる計算です。
もし磨いた銅線の方を加熱すると、発電極性が逆になるだけで同じくらいの電圧出力があるはずです。しかし、あまりこれをやると銅線が酸化してしまい、発電効果が落ちてきますから、注意してください。
なぜ、こんな単純なロウソク装置で発電するのでしょうか? それを調べ、考え、レポートにまとめるのが高校生向きの夏休み理系自由研究なんですよ。なので、答えの解説は致しません。
これを解き明かせば、夏休み理系自由研究の「よく出来ました!! 優秀で賞」の獲得は間違いなし。
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