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風力発電や海流発電などの効率を上げるためには発電機の高効率化をすればいいと思います。
そこで発電機を高効率化するにはどうすればいいのでしょうか?
ギアなどを取り付け回転速度を上げたりするのでしょうか?しかし、その場合負荷がかかりすぎたりしないのでしょうか?

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A 回答 (4件)

大規模発電所での効率は99%を超えていますので、これ以上の高効率を目指しても効果は少ないでしょう。


http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%BF%E3%83%BC% …

風力発電では効率60%程度と言われています。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%A2%A8%E5%8A%9B% …
ギアで回転速度を上げることはすでに行われていますが、ギアでもロスが発生します。
発電量はローターの半径の2乗、風速の3乗に比例するので大きなローターを高速で回すほど良いのですが、程度が過ぎると遠心力でバラバラになってしまいます。
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効率を上げるのはたやすい事では有りません。


すでに十分な研究をして技術の限界に挑戦しているからなのですが。

発電機の回転子は空気の抵抗を受けるので出来る事なら真空中で運転すれば空気抵抗は無くなる訳ですがしかし冷却の問題も有り、事はそう簡単では有りません。
では空気の代わりにヘリウムを使えばどうか。
ヘリウムは空気よりもはるかに軽いので回転子の抵抗が少なくなり効率化の一手段と言えますね。
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発電コイルを多極化することです、これにより、発電タービンが低速回転でも効率よく発電することができます、また永久磁石を磁力の強い磁石

を選ぶことです、
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それが簡単に出来たら「発明」です。


発電量を増やすには、エネルギーも増えなければなりません。
例えば、自転車のライトを点ける発電機を考えてください。
自転車の速度が遅いと発電量が少ないのでライトは暗いですが、速度を上げると明るく点くようになります。
これは、発電機を回すエネルギーが増えたから発電量も増えたのです。
そして、同じエネルギーで大きい発電機を回すと負荷が掛かって回転速度が遅くなるので発電量は下がります。
私は、アマチュア無線やアウトドアライフを趣味にしてるので、ガソリン発電機を2台持ってます。
その内の1台は、50Hzと60Hzに周波数が切り換えられる小型発電機です。
この発電機の50Hz出力は300Wですが、60Hzに切り換えると350Wの出力が出ます。
ならば、60Hzにしたほうが良いと思うでしょうが、60Hzに切り換えるとエンジン回転数が上がるのでガソリン消費量が増えるのです。
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Q発電機とモーター

はじめまして。
発電機とモーターについて教えて下さい。基本的な構造が同じである事は知っているのですが、なにか決定的な違いはあるのでしょうか?

先日、友人に「発電機とモーターは別モノだよ。モーターを発電機として使うのはものすごく効率が悪いんだよ」という内容をボロカスに言われたので、その道に詳しい方がいらっしゃれば、教えていただきたいと思います。

仮に、1kwの電力で毎分50回転するモーターがあるとしたら、そのモーターを外部の力で50回転/分の速度で回したときに、1kwの電力が得られるのでしょうか?(何の知識もないので数字はいいかげんなモノです。)

よろしくお願い致します。

Aベストアンサー

まぁ、感情論とかはともかくとして、
発電機とモーターは(電動機)は、同一の物です。これは断しておきます。
確かに、モーター用として設計された物を発電機に使ったり。
発電機に設計した物をモーターに使用すれば効率が悪く
実用には出来ない場合があります。しかし、実用と理論とは別なので効率が多少悪くても使用は出来ます。
確かに、身近には電動機なら電動機と専用に設計された物が多く、友人のおっしゃるような感覚で物を言われておられると推測されます。

しかし、大工場や揚水発電機等の大型機械や、小型でも頻繁に電動機、発電機を切り替える・・・。
クレーンの巻上げ用電動機や、電車の電動機などはどちらにも使用できるようになっております。

たとえて言うなら、自動車は前進するように設計し、製作されているため、後退運転では非常に効率が悪い・・・。
こう言ったことを言いたいのだと思います。

後半部分の
>仮に、1kwの電力で毎分50回転するモーターがあるとしたら、そのモーターを外部の力で50回転/分の速度で回したときに、1kwの電力が得られるのでしょうか?(何の知識もないので数字はいいかげんなモノです。)

確かに、その通りです。但し機械である以上損失という物が存在し、
電動機では、 電気的入力-損失=機械的出力
発電機では、 機械的入力ー損失=電気的出力となるため
厳密に言えば質問者の言われる50回転にはならないこととなりますが、
損失を考えないと条件を付ければ質問者の意図通りとなります。
ご参考までに。

まぁ、感情論とかはともかくとして、
発電機とモーターは(電動機)は、同一の物です。これは断しておきます。
確かに、モーター用として設計された物を発電機に使ったり。
発電機に設計した物をモーターに使用すれば効率が悪く
実用には出来ない場合があります。しかし、実用と理論とは別なので効率が多少悪くても使用は出来ます。
確かに、身近には電動機なら電動機と専用に設計された物が多く、友人のおっしゃるような感覚で物を言われておられると推測されます。

しかし、大工場や揚水発電機等の大型...続きを読む

Q発電機の電力と回転数、 起電力と電圧と電流、 について

1 発電機の回転数と電力の関係を知りたいと思います。
 調べて考えたところ、回転数に比例して電圧が上がり、結果電流も上がって、一回転の電力は回転速度の二乗に比例する、、ようですが、だとしたら時間当たり出力は3乗に比例する、ということでいいのでしょうか。

2 じつは、今だに起電力と電力と電圧と電流の統合的関係がわかっていません。
 (d磁束/時間)×巻き線=(比例)=電圧と思いますが、(d磁束/時間)が本来の概念として相当するのは電流なのか電圧なのか。
 起電力とは電圧だとしたら、負荷を並列に数を増やすと抵抗が減って、それに応じていくらでも電流を流せるはずという原理になってしまいそうです。
 発電機は他の仕事を電力に変換するはずなのに、電圧か電流の一方の式しか見付けられませんでした。
 仕事=抵抗×ストローク、に相当するものはどうなっているのでしょう。実際の事情でなく原理として知りたいです。

2 の方は暇なときでいいです。1の方は困るというより、わからないと危ういというか。

Aベストアンサー

1.
電力とは単位時間当たりに生み出すエネルギーのことを意味します。
(仕事率と同じ次元になります。単位も仕事率の単位W(ワット)を使用します)
時間当たりの量ですので、1回転当たりのエネルギー量と同じではありません。
回転数を上げると、1回転に要する時間は反比例して小さくなります。
つまり回転数を2倍にすると電力は4倍になりますが、1回転当たりに生み出すエネルギーはその半分、つまり2倍になります。

2.
起電力とは誘導される電圧をさします。
では負荷のインピーダンスを小さくすることでより大きな仕事を取り出せるかというとそれは違います。
負荷のインピーダンスを小さくし電流量を大きくすると、発電機内の磁界が大きくなり発電機をまわすのに必要なトルクが増大します。
同じ仕事率で発電機を回すと、(仕事率)=(トルク)×(回転数)ですので回転数が落ちてしまいます。その結果、起電力が落ちてしまいます。
出力電圧を一定にするためには与える仕事率をより大きくする必要があります。

Qモータの発電効率測定方法について

直流モータの発電効率を調べるにはどのような測定方法があるのでしょうか?
出来るだけ詳しく教えていただけますでしょうか?
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

模型用の小型モータは通常、内部に永久磁石を使用していますので、
回転軸を強制的に回転させますと、発電機として働き、機械的エネ
ルギー(回転エネルギー)を電気エネルギに変換できます。
ここでは発電機として取扱います。

1)発電機の効率の計算について
発電機の効率η[%]は次の計算式で求めることができます。

発電機の効率η[%]=出力Pout[W]/入力Pin[W]×100[%]

入力:Pin[W]----発電機の入力(エンジンの出力=軸動力)
出力:Pout[W]---発電機の出力(=抵抗器の消費電力)
効率:η[%]-----発電機の効率
とします。

2)発電機の効率の取得方法
次のように実験しますと発電機の効率を取得できると思います。

(1)測定用機材の配置図
次のような機材の配置になります。

(Eng)--(N_T)--(G)--(E_I)--(VR)

記号は次の機器を示します。
(Eng)---エンジン
(N_T)---回転速度計(N)とトルク計(T)
(G)-----発電機
(E_I)---直流電圧計(E)と直流電流計(I)、直流電力計(W)でも良い。
(VR)----可変抵抗器

(2)エンジン回転速度の測定
エンジン回転速度は軸に反射テープを貼り、この反射する光を回転速度計
により回転速度を計測してます。
または、軸に歯車状の円盤を取付け、回転する歯の数をセンサでカウント
し、回転速度を表示する方式の回転速度計もあります。

(3)トルクの測定
エンジンの出力トルクを測定するには、[トルク計]と言う測定装置を使用
して測定します。
[トルク計]はエンジンの出力軸と発電機の軸の間に設置して測定します。

[トルク計]の例として、次のURLを参照してください。
http://www.onosokki.co.jp/HP-WK/products/estimate/torque/torque_a_2_4.htm

この測定器は、回転速度とトルクが同時に測定できるタイプになっています。

URLの図の供試モータがエンジン(Eng)になり、ヒステリシスブレーキが
発電機(G)になると考えて良いと思います。

(4)エンジン(Eng)の出力(Pg)を次の計算式で求めます。

Pg[W]=ω×T=2π×N[r/s]×T[N・m](=軸動力=仕事率)
Pg[W]=Pin[W]となります。

出力:Pg[W]----------エンジンの出力=発電機の入力
回転速度:N[r/s]-----エンジンの回転速度
トルク:T[N・m]------エンジンの出力トルク
とします。

(注)SI単位で計算。SI単位で考えた方が計算式(P=ωT)が判りやすい
と思います。

(5)発電機の出力の計算
可変抵抗器(VR)を調整して、抵抗器に加わる電圧(E)と流れる電流(I)を
測定し、次の計算式より抵抗器の消費電力P[W]を求めます。

P[W]=E[V]×I[A]
Pout[W]=P[W](=発電機の出力)

(6)実験方法について
・通常、負荷(VR)を大きく(抵抗値を小さく)しますと、エンジン(Eng)
の回転速度(N)が低下します。
・この時、エンジン(Eng)の出力(=発電機の入力:Pin)を少し大きくして、
回転速度を設定したある回転速度(N)に戻します。
・エンジンの出力(Pin) と発電機の出力(=消費電力)を取得します。
・エンジンの回転速度は複数の回転速度とし、複数のデータを取得します。
--例:基準の回転速度の20[%]、40[%]、60[%]、80[%]、100[%]、120[%]

・各回転速度にして、負荷(VR)を可変し、その都度、データ(回転速度、
トルク、消費電力)を取得し、発電機の効率の計算します。
・これにより最大の効率を得る回転速度は何回転と言うデータが取得
できます。

(注)投稿時の示されたURLでは発電機の効率を一定75[%]として仮定して
いられるようです。
上で説明した測定用機材が用意可能であれば是非実験してみてください。

また、ギヤを追加しますと、ギヤの効率の分、発電量が低下しますので
ギヤを追加し同じ条件で測定、効率を計算しますと、効率の低下して分
がギヤの効率と言うことになります。

模型用の小型モータは通常、内部に永久磁石を使用していますので、
回転軸を強制的に回転させますと、発電機として働き、機械的エネ
ルギー(回転エネルギー)を電気エネルギに変換できます。
ここでは発電機として取扱います。

1)発電機の効率の計算について
発電機の効率η[%]は次の計算式で求めることができます。

発電機の効率η[%]=出力Pout[W]/入力Pin[W]×100[%]

入力:Pin[W]----発電機の入力(エンジンの出力=軸動力)
出力:Pout[W]---発電機の出力(=抵抗器の消費電力)
効率:η[%]-----発電機...続きを読む

Qモーターのトルクと回転数

なぜモーターのトルクと回転数は反比例の関係になるのですか?

Aベストアンサー

質問中には書かれていませんが、モーターの出力が一定のもとで
ということが必須の条件です。

モータ理論の基礎中の基礎で 出力(W)=角速度×トルク
すなわち
P=ωτ  但しP:出力 ω:角速度(2π×回転数/60) τ:トルク

出力が一定であればモータ速度とトルクは相反関係にあります。
尚通常のモータにおいては、出力が一定ということはまずありませんので
負荷トルクの変動に比例して出力(=一般てきには入力電流)が変動
します。

Q風力発電において回転数から電圧Vと電流Iは求められるか?

風力発電について気になることがあったのですが、回転数から電圧Vと電流Iは求められるものなのですか?
また求めるにあたって他に何の情報が必要ですか?
このことが分かる方がいらっしゃいましたら教えていただけないでしょうか?よろしくお願いします。

Aベストアンサー

回転数だけでは無理です。その軸についている発電機の性能が分っていないですからね。必要なデータは発電機の性能と風車から発電機への伝達機構の減速比ですね。

Q燃費向上にはガソリンエンジンで発電機を回せば?

最近、ハイブリッドや改良版ディーゼルなどのクルマが注目されていますが、そもそも環境に配慮したり燃費を
追及したりするならば、小排気量エンジン(ガソリンエンジン)を一定回転数で運転して発電機を回し、その電
力でモーターを駆動してクルマを走らせる、という方法が色んな意味でメリットがあると思うのですが、そうい
う製品の話を一向に聞きません。なぜでしょうか?

ガソリンエンジンに限らず、内燃機関は一定負荷て定回転数で運転するのがもっとも燃費が良いとモノの本で読
んだことがあります。すなわち、発電機を一定回転数で駆動し、発電電力は一旦バッテリーに蓄電し、そこから
モーターを駆動するという形態を取れば、走行状況に応じた負荷変動もバッテリー側がある程度吸収しますので、
発電機駆動の負荷変動は相当抑えられると思います。
結果、燃費は良くなるし、排気ガスの観点でも最良の運転条件で運転するように設計すれば環境にも良くなると
思います。
トヨタのハイブリッドのように、エンジン系の駆動とモーター系の駆動を切り替える必要も無いのでシステムは
シンプルで軽く、また設計次第ですがバッテリーもそれほど大容量を求めなくてもいいような気がしますので、
この点でも軽くなる、と思うのですが、間違っているのでしょうか?

最近、ハイブリッドや改良版ディーゼルなどのクルマが注目されていますが、そもそも環境に配慮したり燃費を
追及したりするならば、小排気量エンジン(ガソリンエンジン)を一定回転数で運転して発電機を回し、その電
力でモーターを駆動してクルマを走らせる、という方法が色んな意味でメリットがあると思うのですが、そうい
う製品の話を一向に聞きません。なぜでしょうか?

ガソリンエンジンに限らず、内燃機関は一定負荷て定回転数で運転するのがもっとも燃費が良いとモノの本で読
んだことがあります...続きを読む

Aベストアンサー

間違いではありません、そういうシステムは可能です。
ガソリン消費やエネルギー効率、システムの重量などいろいろ、トータルで考えるとメリットがあまり無いので実用的でないというだけです。

エンジン並みのパワーを出すモーターが課題です、そのシステムの場合発電用エンジンと別にエンジン並にパワーを出すモーターが必要ですが、今のところ重くて大きいのが実情です、エンジンだけですむのにモーターがプラスされて重量が増えて、自動車全体が重くなり悪循環です。
コンスタントに発電するためには一定回転でエンジンを回す必要がありますが、自動車は停止時は700回転くらい、回しても3000回転くらいあればすみます、一定回転で回し続けるより少ないと思いませんか?
発電機も回転に対して発電する効率があります。
トータルで考えるとエンジンから直に力を出すのが1番効率的というわけです。
低回転高能率発電機、小型大容量のバッテリー、小型高出力のモーターなどの技術が進めば話しは変わると思いますが、今のところ、電気で補助するハイブリッドが1番実用的なわけです、100%電気自動車もありますが、実用的とはいえません、実用的というのは今あるエンジン車と同じように使えるということです。

間違いではありません、そういうシステムは可能です。
ガソリン消費やエネルギー効率、システムの重量などいろいろ、トータルで考えるとメリットがあまり無いので実用的でないというだけです。

エンジン並みのパワーを出すモーターが課題です、そのシステムの場合発電用エンジンと別にエンジン並にパワーを出すモーターが必要ですが、今のところ重くて大きいのが実情です、エンジンだけですむのにモーターがプラスされて重量が増えて、自動車全体が重くなり悪循環です。
コンスタントに発電するためには一定...続きを読む

Q風力発電機にエネルギー効率100%はあり得ないか?

風力発電機はご存じのように風の力で羽根を回して発電する機械です。
風のエネルギーを100%電気に変えることが出来たときは、風は止まっていなくてはなりません。
なぜなら羽根に当たった風が止まったときに、風のエネルギーは100%消費されたと考えられるからです。
ところが風が風力発電機を回すためには、羽根に当たった後も、羽根をいくらかのスピードで通り過ぎなければなりません。羽根の後で風が止まっているとは考えられないからです。
従って羽根を通過した風はいくらかのエネルギーを持っているはずで、風力発電機のエネルギー変換効率100%は理想状態(回転軸のベアリングの摩擦がゼロ等)でもあり得ないことになりませんか?
このことについてお答え下さい。

Aベストアンサー

>> 普通に考えたら、風を最大限に利用しようとするなら
>> 風が残らず当たるように多くの羽根があって

 そのイメージは全く正しいので、思索の基本の一つとしてよいでしょう。ただしその力は回転面を真正面から押す力、ベクトル的に翼の回転方向と垂直であることも同時に覚えておこう。 そして回転力(トルク)はそれと簡単な比例関係にあるので、回転力(トルク)もおおよそそんな傾向だと思ってよい。

 風車が回ってる光景は、翼が青空に描くスカスカな円があってその中を細身の翼が動いている。円の面積と翼の面積の割合をs(solidity)と書く。
  s = 翼の長さ×幅×枚数 / π×翼の長さ^2

 風車が得るトルクは分かったとして、ではトルク=パワー だろうか? そうではない、ロケットで書いたのと同じで、パワー=力×スピード なのだ。力をいっぱい得ようとして流れを遅くしてしまうと翼のスピードが落ちるので、トルク最高な所はパワーが低いのだ。両者をかけたものが最大になる所を近似理論で計算すると、流れを1/3だけ遅くした場合になる。



 「風車は1枚翼が…」の理由;
 次に、グライーダーが飛んでる光景を想像しよう。上昇気流の中をクルクル回りつつ高度をあげていくグライダーは翼がとても細長い。そして風車も翼が細長い。なぜグライダーは翼を細長くしてるのか?テレビの「鳥人間大会」に出場する記録狙いの機体も例外なく細長い翼だ。強度のリスクがあるのに必死で細長く作る訳は。

飛行機の翼表面の圧力は上面が周囲より低く下面が周囲より高いのは知ってると思う。この圧力差が揚力だ。しかし翼の端では、圧の高い所から周囲に出て行き、低い所へは周囲から入り込み、圧力差が減って揚力を損してるのだ。そこで(同じ翼面積なら)細長く作れば端が短くなるので揚力損失が少ない。これゆえグライダーなどの翼は細長くしてある。(念のため;幅が広くなったぶん奥行きが短いので マサツ損失は変わらない。)

 風車も翼を使ってるのだから同じことで、(以下の話はすなおに納得は難しいと思うが)枚数が多いほど「圧力が漏れる翼端が長い」のだ。例えば三枚翼の場合、三枚をピッタリ並べて一枚の翼と見なせば「なるほど端の長さが3倍だ」と。効率狙いなら三枚を長くつないで直径3倍で回すべきなのだw

 それでは二枚翼は一直線だから良いのか?;残念ながら二枚翼には端が二つある。一枚翼は端が一つなのだ。なぜなら回転中心に近いほどスピードが小さいゆえ。(もう気付いてると思うが飛行機のプロペラと同じなので理論的な事を知りたければその方面の本を当たればよい。)


 というわけで、効率は流速を1/3だけ使う場合が最高、のほかに、翼の枚数が少ないほど損失が小さい、ゆえにこの2者を両立させたものが最良ということになる。その答が現実に見る風車のあのヒョローンと細長い姿なのだ。



>> なぜ三枚翼が多い

 騒音とか、回転軸を横に曲げようとする不必要な力を考えてのこと。 風車の上空をグライダーが飛んでるとしよう。グライダーの負荷は機体と数名の乗員だが、風車の軸には発電機を通じて家庭のテレビやエアコンや洗濯機が回っている。翼に入ってくるエネルギは半端なものではない。
 一枚翼。
真正面から受ける空気力が軸を曲げようとしてるのは素人目にも明らかである。そのほかは二枚翼と同じ。
 二枚翼。
真正面からの空気力のバランスは良い。三枚翼より効率が良いからできれば使いたいのだ。しかし(難しい話になるが)慣性モーメントがアンバランスなのだ。翼の方向にはあるがその直角方向には無い。斜めの風を受けたとき変に曲げる力が生じる状態がある。ヘリコプターのローターが同じ二枚翼なのは知ってると思うが、ローターの付け根にはこの力に対処したフライングヒンジという「ちょうつがい」を使っている。それが無い時代は姿勢を崩して墜落したらしい。風車も同じようなヒンジを付けるのが保守メンテナンス的に面倒なのか、台風などを考慮すると軸受けが大げさになるからなのか、よく分からないが現在のところあまり普及してない。
 三枚翼。
上記のバランスがよい。この一言に尽きるらしい。ヒンジなど使ってないので安くできるのかも。そのほか回転が遅いので風切り騒音が少ない(パワー=力×スピード)

>> 普通に考えたら、風を最大限に利用しようとするなら
>> 風が残らず当たるように多くの羽根があって

 そのイメージは全く正しいので、思索の基本の一つとしてよいでしょう。ただしその力は回転面を真正面から押す力、ベクトル的に翼の回転方向と垂直であることも同時に覚えておこう。 そして回転力(トルク)はそれと簡単な比例関係にあるので、回転力(トルク)もおおよそそんな傾向だと思ってよい。

 風車が回ってる光景は、翼が青空に描くスカスカな円があってその中を細身の翼が動いている。円の面積...続きを読む

Q風力発電の羽の重さ

風力発電について納得ができません。

あの1枚5トンもある羽がたった風速3mで発電ができるそうです。
たった風速3mのそよ風にあの巨大な風車が
影響あることが納得できません。

飛行機のように揚力を利用していることはわかりました。
ベストな方向に風車を向けることができることもわかりました。

重くて長いほうが惰性を利用して周り続けられることもわかりました。

周り始めはモーターでまわしてあげていることもわかりました。

でもやはり、そよ風程度の風であの重くて細い羽が
回る手助けになることが納得できないのです。

縁日で売っているかざぐるならそよ風でも回りそうです。
でもあのかざぐるまの羽が5キロあると考えると
とてもそよ風では回りそうにありません。

たとえば、あの風車の軸の部分はとてもぬるぬるしていて
両手で押せば簡単に周るんだよ!だから重くっても大丈夫!
なら納得ができそうです。

どうか、納得できる回答をもらえないでしょうか。

Aベストアンサー

 日常的な経験ではそう感じますね。でも、純粋な物理の世界ではそうではないのです。

 まず、日常的な経験で小さな風では回らないのは、「摩擦」が大きいからです。摩擦は、風車の「軸」と、それを支える「軸受け」との間に発生します。風車が重ければ重いほど、摩擦力も大きくなります。ですから、最初に回り始めるのに、大きな力が必要です。
 だから、「周り始めはモーターでまわしてあげている」のです。

 純粋な物理の世界では、通常「摩擦はないものとする」として考えます。そうすれば、どんなに小さな力でも、ゼロでない限りは風車を回すことができます。

 風車の羽根が、風から受ける力は、羽根の形状で決まります。材料が軽量プラスチックだろうが、鉄であろうが、木であろうが、表面の粗さによる空気抵抗の違いを無視すれば、同じ形の羽根であれば同じ力を受けます。

 このとき、力学の法則で、

   F=ma
  (F:力、m:物体の質量、a:加速度)

ですから、「羽根が重ければ加速度は小さい」「羽根が軽ければ加速度は大きい」ということになります。
 つまり、同じ形で、風から同じ力を受けたときに、重い羽根はゆっくり加速し、軽い羽根は素早く加速する、ということです。

 ここまではよろしいですか?

 次の日常的な経験との違いは、日常経験では、「風は吹いたり止まったりする」ということです。このような風では、「重い羽根はゆっくり加速」では、なかなか速度が上がりません。「軽い羽根」はよく回ります。
 しかし、純粋な物理の世界で「風速3mの風」というのは、1年以上前からずっと「風速3m」で吹き続けている風なのです。(きっと、これからも1年以上「風速3m」で吹き続けるでしょう)
 こういう風であれば、「ゆっくり加速する重い羽根」であっても、少しずつ加速してどんどん回転数が上がります。時間はかかりますが。

 ここまでではどうですか?

 次に、少し現実的に考えます。如何に純粋な物理の世界であっても、「空気の抵抗」というものが存在します。まあ、ゆっくりした動きであれば、無視しても良いのですが、「羽根の回転数が上がる」と、無視できなくなってきます。(これを考えないと、無限大の回転数まで加速してしまいます。「風によって力を受ける」ということを出発点にしているので、「回転すると空気抵抗を受ける」ことを無視すると論理に矛盾を生じます)
 羽根の表面は風を受けて「回転力」を生じますが、この羽根の「裏面」は、回転すると静止している空気からの抵抗を受けます。この「裏面」の空気抵抗は、回転数が上がるほど大きくなります。
 つまり、「風を受けて生じる回転推進力」が「風速」が一定ならほぼ一定であるのに対し、「羽根の裏面の空気抵抗」は回転数が上がるほど大きくなって行きます。従って、ある回転数まで上がると、「回転推進力」と「空気抵抗」が釣り合って、それ以上回転数が上がらない状態で落着き、一定回転数で回り続ける状態になります。(これは、常識的に理解できますね?)

 つまり、「風速3mの風」が継続して吹いていれば、「ゆっくり加速する重い羽根」であっても、「素早く加速する軽い羽根」であっても、ある時間が経過すると、「回転推進力」と「空気抵抗」が釣り合った回転数で、一定回転数で回り続ける状態になります。この回転数に達するまでの時間は「重い」「軽い」で違いますが、1年後2年後の長い時間後であれば、どちらも同じ回転数に落着いているということなのです。

 結論を言えば、「重い羽根」と「軽い羽根」は、「加速しやすさ」が違うだけで、同じ力を長時間かけ続ければ、同じ回転数で回るようになる、ということです。
 「摩擦は無視」とか、「風速3mの風が数年間連続して吹き続ける」といった、超「不自然」な理想状態(=純粋な物理の世界)を考えれば、それがあり得るということを理解できるのではないでしょうか。

 日常的・経験的な思い込みから脱して、純粋な物理の理想的な状態で思考実験してみることで、一見不思議なことも理解できるようになります。現実にはそのようにはならない、ということも事実でありますが。

 日常的な経験ではそう感じますね。でも、純粋な物理の世界ではそうではないのです。

 まず、日常的な経験で小さな風では回らないのは、「摩擦」が大きいからです。摩擦は、風車の「軸」と、それを支える「軸受け」との間に発生します。風車が重ければ重いほど、摩擦力も大きくなります。ですから、最初に回り始めるのに、大きな力が必要です。
 だから、「周り始めはモーターでまわしてあげている」のです。

 純粋な物理の世界では、通常「摩擦はないものとする」として考えます。そうすれば、どんなに小さ...続きを読む

QSiの単位格子中の原子数を教えて下さい!!

 みなさんこんにちわ。Siの単位格子中の原子数がわかりません・・・。
 是非教えて下さい。
 ダイヤモンド構造をとっているという所まではわかっているのですが・・・。

Aベストアンサー

はじめまして
下記のHPにありがたい事に発泡スチロールで
見事な模型を作製してあります
その全球の和が8個なので・・・

参考になれば幸いです

参考URL:http://www2m.biglobe.ne.jp/~tfuna/model/unitcell/diyamond.html

QACモータを水車の発電機として使うことは可能でしょうか?

DCモータに回転を伝達して,発電機として使用する
ことを検討していたのですが,ブラシの問題や価格の
問題からACモータを使った方がいいかもしれないと思ったのですが,ACモータは逆に発電機として使う事は可能なのでしょうか?可能ならば詳しいホームページなど教えていただけないでしょうか?よろしくお願いします.

Aベストアンサー

補足です。
私は小型モーターの世界しかおつきあいが無く、発電器には無縁なので、用語は回答2の方の方が正しいと思います。
で、回答1をわかりやすく修正します。

家庭用の誘導モーターで、発電器に使用できる物はありません。
たとえば扇風機や冷蔵庫のモーターなどは、原理的に発電できません。

電気子と界磁にコイルを使ったモーターならば、発電に使用できます。
ただし、電機子に電流を流すのにブラシが不可欠ですから、ブラシレスはムリです。
家庭用のACモーターで発電に使用できてブラシレスというのはも見た事がありません。

一番簡単なブラシレスは、電機子にコイルを使用しない物です。
ただ、その構造の誘導モーターでは発電は不可能です。
電気子が永久磁石になっている物なら発電できますが、そういう構造の家庭用モーターは見たことがありません。

他の方の回答にもありましたが、すなおに発電器を使用するのが得策かと思います。
小さい物では自転車用の、もっと大きな物では自動車用の発電器が手軽だと思います。


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