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Handai-CARP’s blog

大阪大学CARP(原理研究会)です!

「使い捨てコップでライデン瓶」の補足(大きさを変えるとどうなるのか)

この記事は、【動画あり】使い捨てコップでライデン瓶 〜静電気を集めて100人おどし〜 - 大阪大学CARP(原理研究会)の補足説明です。

記事について質問をいただきました。

質問があります。コップの大きさって何か影響しますか?
色々検索したのですが、大きさについて書かれたものが特に
見あたらなくて・・・
電流が強くなるとか、ぱちっというのが痛くなるとか。
よろしくお願い致します。

返信を書いていたら長くなってきてしまったので、独立した記事にしました。
やまさん、ナイスなコメントありがとうございました。
実際に大きさを変えて試したことはないのですが、「理論上は」ということでお答えしますね。

コンデンサーについてお勉強

ライデン瓶はコンデンサーの一種です。*1
コンデンサーに電気を溜めた時の 電気量(=Q)電圧(=V) の関係は

Q=CV

で表されます。Cは静電容量といって、コンデンサーの大きさや形状で決まる値です。*2

実験では塩ビパイプからライデン瓶に静電気を移していますが、これによってQ(電気量)を増やしているわけです。
Q(電気量)が増えるにつれて、V(電圧)も上がってきます。
C(静電容量)が大きいほど、多くの電気を溜めることができるようになるのですが、逆に電圧は上がりにくくなります。

New 500 PGP-ST Screw-Terminal Power Aluminum Capacitors
New 500 PGP-ST Screw-Terminal Power Aluminum Capacitors / Vishay Intertechnology

結局、紙コップを大きくするとどうなるのか?

詳しい説明は省きますが、ライデン瓶を大きくするとC(静電容量)が大きくなります。

つまり大小2つのライデン瓶に、同じ回数だけ「ゴシゴシ→瓶に電気を移す」をして電気を溜めた場合、大きいライデン瓶のほうが、電圧が低いというわけです。

静電気で感じる痛み(バチッ)は「電圧」で決まるようなので、「同じ量の電気を溜めた場合、大きいライデン瓶のほうがバチッが弱い」と言えます。

ならば、大きいライデン瓶に大量の電気を溜めたら?

では、大きいライデン瓶で何回も何回も電気を溜めて電圧を上げていったらどうなるか?
流れる電気の量が「静電気のレベル」から「感電のレベル」に近づいて危険なので、試さないほうがいいです。*3
試すなら、しっかりとした知識を習得してからがいいと思います。*4

結論

電気を溜める労力や安全性といった面から、そこそこのサイズのライデン瓶を使った方が無難と言えるでしょう。

知的探究心は大切!

けれど「実験のここを変えたらどうなるかな?」と考えてみるのはとても大切ですね。*5

他の実験も見てみる

理科実験レシピ集 一覧

text by カツトシ

*1:コンデンサーについては高校物理で学習するはずです

*2:英語で言うとキャパシタンス

*3:使い捨てカメラを分解して遊んでいた私の先輩は、フラッシュ用のコンデンサの電極に触れてしまい、指先がドエライことになっていました

*4:感電による死亡や傷害の危険性は「電圧の高さ」よりも「電流の強さ・電気の量」によって決まります

*5:科学の探求に危険はつきものだ! (`・ω・´)キリッ