Uber die Electricitat der Wasservalle
滝の電気について
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H. 水が落ちてぶつかる時に電気は分離する

29. 水滴による実験
30. 強い噴水流での実験
31. 蒸留水、水道水、食塩水での実験
32. 水と固体での実験
33. 布、ボール紙での実験
34. 水の摩擦に関する実験

35. 衝突しない噴水流に於ける電気
36. 針金かごでの実験
37. 噴水流の長さと換気の影響
38. 水の飛散を抑えた実験
39. 1粒のしずくでの換算比較
 

38. 水の飛散を抑えた実験

次の試みは、水が水の上に落ちて飛び散るのをできる限り回避した場合、 相応の電気の発生が確認できるかどうかを確認するために考案されている。


図8

図8の、絹糸で、絶縁してつり下げられた貯水槽から、 蒸留水を力 を加えずに噴射し、面積90×90cm2、深さ5cmの大きく、平らなおけに流す。 このおけは封蝋の上で絶縁されており、ふちまで蒸留水で満たされている。 (注1) 貯水槽、排水口の先、おけは完全に金属でできており、それぞれが一緒に、 そして四分儀の電位計と導線によってつなげられている。1m3 大の金網の かごが完全に覆っており、逆を無視すれば、地面に伝導されている。 これで水は水の上にだけ落ちる。噴射は排水口の下、5cmで滴になり、 おそらくいくらかの空気の流れが水の下に追いたてられる。しかしおよそ 1.5cmの深さしかなく、おけの底にまでは届かない。

この装置から、はっきりと判るほど水が失われていくことはない。このこ とを示すために、まず、をメチル・ヴァイオレット溶液で満たし、大きな おけの代わりに、同じ5cmの深さの小さなガラスの皿を下におき、その周り に白い紙をしきつめた。噴射を5分間続けた後、どれだけ遠くまでしぶきが 飛んだか紙の上で確認できる。落下点から15cm離れたところから、 1cm2あたり14のしぶきを、25cmはなれたところから、 1cm2あたり、1.9の しぶきを見つけた。半径35cmより外には、全体で76のしぶきだけがあり、 半径45cmより外には一つもない。その範囲を大きなおけはまだ完全に 覆っている。次にメチル・ヴァイオレットを、飽和した食塩水にかえ、 噴水のまわり全体をブンゼン灯の炎で調べると、前もって行った検査から しぶきが散る範囲にだけナトリウム反応が見られた。

この装置(図8)はきわめて規則正しく機能し、わずかな実験で、激しい噴水 で以前観察した現象のうち最も重要なものを見ることができる。最初の 実験(大きなおけを満たした2時間後)で、毎秒0.333ボルトの電気発生が起こる。 (プラス、いつもと同じ − 四分義電位計81.1の目盛り=1ボルト);厚紙 の助けで、穏やかな空気の気流を外から金網を通して、水の表面へとそよがす と、作用は二倍、毎秒0.602ボルトへと高まる。別の日におけの中の水の 表面はいくらかほこりが浮かんでいるように見え、その効果は毎秒 0.157ボルト(扇ぐことはなしで)に減少していた。

そこで、装置の様々な部分の間の電位差を紹介してみる (それは確かに、素材の違いのためにいつも存在しているものよりも、 はるかに大きな電位差である)。そこで起きる電位差が、電気を発生する のに重要な影響をもっているのかどうか見るためである。絶縁して据えら れた25組の亜鉛−水−銅電池をこの目的のために、まずのあいだ、 それから(今は絶縁されている)金網とこの金網に包まれた装置のあいだ に連結する。これは、どの場合も双方向に機能している。重要な影響が 生じていないことは、次の表が示すとおりである。縦の列それぞれが一つ の実験を示している。

 

電池なし

電池あり

水と貯水槽のあいだ

金網と装置のあいだ

装置のそれぞれの場所の最初の電位差

おけ

0

+

0

0

貯水槽

0

+

0

0

金網

0

0

0

+

発生した荷電

 

0.165

0.136

0.175

0.139

 

ボルト/

 

 

平均値

平均値

0.157

0.151

0.157

小さな、しかしきわめてはっきりとしたバッテリーの影響が示されている のがよくわかる。おけが周りにたいしてマイナスのとき、いずれの場合も いくらか強まっているように思え、おけがプラスの場合、いくらか弱まって いるように思える。双方の間の平均値はバッテリーのない場合と同じで ある。(表の最後の列を参照)。この結果は驚くことではないかもしれない。 なぜなら、マイナス荷電の空気の一部は、おけの大きな表面へと放電をしな ければならない。そして、おけがマイナスになれば、この部分はより小さく なり、おけがプラスになれば、この部分はより大きくなる。 噴射が落ちる状況が変化する場合、次のような作用が生じる。

a)おけの自由な水面の上に落とした場合(前の実験よりも一日後)=毎秒0.151ボルト。
b)水面に設置した亜鉛版のかたまりの上に落とした場合=毎秒0.385ボルト。
c)噴水流が、おけの中に垂直に据えられた、高さ40cm、幅7cmの筒の軸をとおって落ちる場合=毎秒0.059ボルト。
d)噴水流が、ななめに置かれた金属の板のうえをすべり落ちる場合=0ボルト。

つまり空気をとどめていた場合、それまで得ていた帯電が減少していく。 それは小さな気泡ができるため(bと比較した場合のa)か、あるいは その他にまだ、筒をとおした場合(c)であり、衝突が起こらなかった場合 (d)作用はまったく生じない。

装置を、完全に三日間そのままにしておいた後では、作用は (最初0.333)毎秒0.146ボルトに後退していた。そして、あおいで起こし たそよぎさえもほとんど役に立たない。例外は、前もって水を流した場合 の最初の瞬間である(かごの中にたまったマイナス荷電の空気を追いやる 場合)。かつ、注意をひくのは、噴射の周囲でおけの中に現れた気泡が もう、最初のころのようにすばやくはじけることはなく、30かそれ以上、 水面を漂ったままだということである。

そこで、徐々に水が汚れること (注2) が作用の減少の原因だと推測される。そこでまず、おけから送るかわり に、新鮮な蒸留水を貯水槽に満たしてみる。すると、漂っている気泡の 数が減ることはないにしても、作用ははっきりと上昇した。次に、貯水槽 を再びおけの水で満たしてから、おけの真中に、新鮮な蒸留水で満たした、 高さ5cmのガラスの皿を、噴射がその上に落ちるように設置した。作用は またも上昇した。またも、衝突する新しい水と古い水の表面でだけ起こる。 しかし今度はもう、ほとんど気泡は漂っていない。最後に新しい水を貯水槽 から、皿の中の新しい水に落とした場合、作用はさらに増大した。亜鉛板の 上に落とした場合、それ以上の上昇があった。扇ぐことによってさらにその 上昇を後押しすることができる。数値はよりよく比較できるように、並べて 次に示している。

汚れた水を汚れた水に落とす場合;おおくの気泡が浮かんだまま。
毎秒0.146ボルトきれいな水を汚れた水に落とす場合;おおくの気泡が 浮かんだまま。
毎秒0.244ボルト汚れた水をきれいな水に落とす場合;気泡はほとんど 浮かんでいない。毎秒0.333ボルト
きれいな水をきれいに落とす場合;気泡はほとんど浮かんでいない。 毎秒0.654ボルト (注a)
きれいな水をぬれた亜鉛版に落とす場合;扇がずに。毎秒1.472ボルト
きれいな水をぬれた亜鉛版に落とす場合;扇ぐ。毎秒1.875ボルト (注b)

電気的な火花が瞬間的に光る場合、噴射が落ちている水面で、 一定して深さ約7mmのくぼみができる。 その底でしずく−噴射−が消えている。 作用を著しく減少させる気泡は沈みながら、ちょうどくぼみの一番深い ところ、したがって落ちているしずくの下で直接、解けている。



<注釈>
1.水槽は常におけからの水で一杯になっている。 ;おけからは60cm3の水が一分間に流れ落ちる。水の出口の直径は1.05mm である。

2.空気のほこり以外に、確かに亜鉛のおけも水を汚す。 おけは濃いくて白い(酸化の)サビを桶の壁に作る。

a.新鮮な水によって求められる作用はさらに、最初の実験での、 おけを満たした後三時間の作用よりもはるかに大きいことが観測された。

b.表16で利用。装置の容量=2.58×10-10ファラデー。 平均的なしずくの半径=2mm。噴射の長さ=40cm。


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