電気はなに?

電気は、あらゆるもののもととなっているものの一つ「電子」が動くエネルギーだ

まず、ものは、100種類以上が発見されている原子というもののひきつけあいでできている

(ひきつけずというかまざっているときもある)

原子というのは原子核とそのまわりをまわってる電子でできている

原子のよくでまわっている図はこんなかんじだが

酸素原子

酸素の原子だ 黒丸が原子核 白丸が電子

電子が回る円は本物にはない 電子の回転を示すだけ 本当はある程度好き勝手に電子は動く

どの部分も本当の色は分からない

原子核や電子の間隔は図よりずっと大きくすかすか 模型では表せない

原子核の大きさもせいかくではない

まあ説明のためには「こって」書かないのが

科学の図にはよくあるのだ

電子は原子核に近いところをまわるものや遠いところを回るものや…てきとうないちをまわってる

原子の種類によってまわりをまわれる電子の数、電子がどこを回るかは決まっている

原子核、電子が何でできてるか? 私は知らない というか  この辺のものの成り立ちは
とても難しい話になっていく 量子学とかもう大学レベル 今も謎が謎を呼び 常識が崩壊している

とくに金属は一番外側の電子が外からの光、電波などによって かんたんにとびだすし

何もしなくても金属の中を泳いでる

これが金属が電気を通すわけ

この電子がならんで動いたときに電気が出たことになる このとき

電子は、電子どうし近づくとはなれようとする こうして電子がうごく

なぜ原子核に電子が集まるのかというとプラスの電気の力をもち電子たちをひきつけてるから

こういう電気の力がある

電気は電池や電気を出すもののプラスからマイナスにながれるはずが 本当は逆の方向に電子が流れるのだ

人間が電気の方向をこれだと考えてから電子がみつかったからだろう

今も+からに電気が流れるという考えで教えができている

だから小学生は授業で+からにながれるといえばいい

ただし、電子が深く関わる半導体と電池の話は、電子の向きで教わる

本当に電気機械を作りたいぐらい興味があるならここみたあとに図書館の本をよんでほしい

そうして僕も知識をつけたんだ

ただ色々計算式が出る難しい世界に入ってゆくぞ

じゃあ電気をどうやって生みだし使うのか?

電磁誘導

電気と磁石の力は関係がある 磁気あるところに電気ありとは限らないが 電気あるところに磁気あり 必ずくっついて出てくる

自転車に方位磁石つけてる人がいるが 線路の近くだと狂うことがある 架線に(直流)電気が流れてるからだ。

右ねじの法則といい、電気が向かう方向を後ろから見ると、磁気が右回転している

電磁石はしってるひともいるはず 鉄の棒にエナメル線を面倒くさいまで巻いたもの

エナメル線はエナメルで銅の線を被ったせんだから電気はショートしないでぐるぐる回りつづける

右ねじの法則を考えると、エナメル線の内側には磁石が持っているのと同じ力を生じる 鉄の棒は磁石にくっつくが、こういうものを使うと磁気がぐっと増える。

検索するといっぱいでてくる

電気を流したときだけ磁石になる 電気を逆方向に流すと NSがぎゃくになる 右ねじの法則通りだ

電磁石は電磁石の目的で使われなければコイルとよばれ、いろいろな分野で使われる。

では、つつに電線を巻きまくって(これもコイル)テスターやGとかいてある高感度メーターにつなぐ

コイルと磁石

このように磁石をつつに突っ込んだり出したりするとメーターの針が動く てことは電気が出たことになる

突っ込んだときと出すときと針の動く向きが逆になる 電気の向きが変わったのだ

磁石を動かさないと電気が出ない

電気を出す発電機は自転車についてるものは同じ理屈でつくられてる

磁石が回ってそのまわりの鉄の入っているコイルが電気を出す

どんなに大きな発電機も複雑でも基本は同じ こういう「電磁誘導」(でんじゆうどう)なのだ

電池のしくみだが化学のちしきがないと説明できない

しかし、身近なもので電池を作れば 理解に近づく

手作り電池の実験は有名だ(レモン電池 備長炭電池など)

スピーカー

スピーカーは ばらしたところをかんたんにするとこうなる

スピーカー

左からコーン(食べ物じゃないが英語ではブワッと広がる形もそう言うらしい) コイル 磁石

コーンとコイルはくっついて磁石はコイルのなかにくる

コイルに電気を流せば磁石とコイルが引き合ったり離れあったりしてコイルがふるえ

コーンで空気をふるわせて音が出る

ヘッドホンも同じ仕組み

逆にコーンに声をかけて電気を出せる 同じ理屈のダイナミックマイクがあるし

インターホンにマイクがないのは、スピーカーをうまくすればマイクになるからだ。

しかし、普通はマイクとスピーカーを電線で繋いだだけでは何もおこらない。アンプが必要だ。アンプの仕組みは難しいが「トランジスタ」という言葉も覚えてお くといい。

モーター

(知ってると思うが 電気を加えると真ん中から出ている棒が高速回転するもの 電車をはじめ家の中にもあんなとここんなとこにある)

モーターの種類は色々あるんだが初心者には

Let's Motorize モーター博士コースがくわしい

さっきのリンクは直流モーターの説明なのだ そのまま直流発電機になる 

(本当の古い電車のモーター、大型直流発電機はローターの出っ張り、ブラシがもっとある)

コンセントの電気は交流と言って電気が行ったり来たりする。その電気を使う扇風機のモーターはもっと単純で、

回転できる磁石を電磁石で半回転させ、電気の向きが逆になるからまた半回転させる、これを繰り返す。自転車の発電機みたいだ。

だがモーターだけに使うときは磁石は「アルミ」のかたまりでもいいというへんてこな原理がある。

問題は右か左かどっちに回すかだが簡単なトリックで決められる。もう一つの電磁石をつけ、そこに電気が行ったり来たりするタイミングをずらすのだ。

また交流、直流両方で動くモーターもあるし、その他いろいろなモーターがある

カクカク動くステッピングモーター、音で回る超音波モーター、静電気で動くモーター

直線に動くリニアモーターは超速いリニアモーターカーが思い浮かぶだろう

そのリニアモーターカーも磁石を線路に並べ、リニアモーターカーの電磁石にタイミングよく電気を入れたり切ったりすると進むという簡単な原理だ。ただ高速 運転は超電導などのむずしい仕組みが必要だ。

簡単な仕組みのものは、リニモや大江戸線を動かしてるし、JR東日本の新型車両のドアなどに入ってる(パワーも普通だけど)

そんなわけでミニサイズのリニアモーターカーを作った人がいる リ ニアモータホームページ

文だけではわかんない?

検索してもいいがこのサイトも有る。Web サポートアニメーション

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