電気の仕組みについて

こんにちは。どうでもいいことなのですが、ちょっと気になったので質問します。人口雷発生装置というのを前パソコンで見て、私は、雷をつくってしまうなんてすごいなと感心してしまいました。ちょっとした説明を聞くと、その仕組みとして、コンデンサに電気をためてそれを放出し、小さな雷のようなものを作っているとのことでした。しかし、私は素人なのでよくはわかりませんが、いくらコンデンサにでんきをためてそれを放出しても電気を通すものが何もない空気中をプラスとマイナスの関係でできる雷のように電気が通るものなのでしょうか。どうでもいいことなのですが、お暇でしたらお返事下さい。

No.5 ベストアンサー 回答者： foobar 回答日時： 2008/07/30 09:24

大気の絶縁耐力（電圧をかけれる上限）は、条件を整えても大体 1mmあたり3,000V程度です。

これより高い電圧をかけると、大気中の分子がイオン化して電流が流れるようになります。（放電させる電極の形状によっては、これよりももっと低い電圧で放電します。）
ですから、電極間隔にくらべて十分高い電圧をかけてやれば、雷のように放電させることができます。

こういう高電圧を作るには、他の方の解答にもある、静電気を使う（移動するベルトを帯電させて、高電位のところにドンドン電荷を持ち込む）方法
交流電圧を変圧器で昇圧する方法、
昇圧した電源で多数のコンデンサを高電圧に充電して、そのコンデンサを直列につなぎ直してさらに高い電圧を作る方法（つなぎ直すと言っても、通常のスイッチが使えないので、一工夫必要ですが）
などあります。

この回答への補足

いろいろなことがわかりましたが、まだちょっとだけ気になることがあります。それは、高い電圧をかけて放電するといっても雷発生装置のように一本の道筋のようになって電気が下に流れるのはいったいどういった仕組みなのでしょうか。放電というのは本来どのように流れるのでしょうか。また、放電というのはいったいどこから流れ出るものなのでしょうか。こんな身勝手な質問で本当にすみませんが、回答よろしくお願いします。

補足日時：2008/08/01 15:15

No.4 回答者： debukuro 回答日時： 2008/07/29 10:43

普通の状態の空気の絶縁耐圧は10000V/cmといわれています

１００ボルトだと０．１ｍｍで火花放電をするということです
湿度が高いと空気の絶縁耐圧は低下します
湿度が高いときは送電線からコロナ状に放電しているのが見えることがあります

放電する理由は
物体が摩擦や叩くなどの外力を受けると離れた物体の一方から他方へと電子が乗り移ることがあります（静電帯電）
この電子の量が多くなると元の物体に戻るために電子が移動します
この現象が放電です
電池が減るのも蛍光灯が点灯するのも放電現象です
空気中で火花を発して起こる火花放電の大規模なものが雷様です

No.3 回答者： sanori 回答日時： 2008/07/28 22:41

こんにちは。

＃１様が挙げられている、電子点火のライターと同様の例で、
クルマやバイクのエンジンにおけるプラグ（点火装置）や、
ガスコンロの点火装置もあります。
いずれも、雷と同様の火花を利用しています。
「コンデンサ」にたまる電圧が僅かであっても放電するように、電極間の距離を小さくしています。

雷というものは、上記の「コンデンサ」の電極間距離が離れている代わりに、電圧が強大であるため放電する、ということなのでした。


余談ですが、
ラジオを聴いているとき、近くをバイクが通り過ぎると、ラジオの音声に雑音が混じるときがあります。
そして、雷が落ちるときにテレビ画面にノイズが入る現象を、質問者様も見たことはあるのではないでしょうか？
あれは、放電して電子が電極の片方に衝突するとき、電磁波が発生するからです。
エックス線発生装置では、電極に電子を衝突させていますけれども、それと同じ原理なんです。

No.2 回答者： AKI78 回答日時： 2008/07/28 18:44

基本的に空気も物(絶縁物)ですから、ある一定以上の電圧が加わると絶縁破壊を起こしますね。

No.1 回答者： rimurokku 回答日時： 2008/07/28 17:18

静電気でパチッと来たことはありませんか？

小さな電流ですが、何万ボルトという高圧になると空中を飛んで放電します。
タバコのライターで電子式をご存じでしょうか。
あれも、スイッチを押し下げることでわずかな量ですが発電して、その電圧を数万ボルトまで高くして放電させ、それでガスに火を付けています。

雷は、空気の移動で水滴などが摩擦を起こし、その小さな静電気が雲などに大量に蓄電され、耐えきれなくなって他の物に放電される物です。
その量が大変大きいためにあれほどのパワーが出ますが、身近に起こる静電気のパチッも同じ事なのです。
詰まり、コンデンサーなどに蓄電して、高圧電流として一気に放電させればミニ雷と言うことになります。
静電気のパチッが雷の音で、小さな火花に見える放電の光が、自然に天空で起こるとあのものすごい稲妻となります。