DIY: 自分で電気を作る

自分でやる

発電機とは、機械的なエネルギー（石炭、石油、天然ガス、風、水、核反応などから得られるもの）を電気エネルギーに変換する装置です。 ここでは、身近な材料を使って、簡単な発電機を作る方法を紹介します。

発電機のしくみ

電線に電流が流れると、電線の周りに棒磁石を取り囲むのと同じような3次元の磁力線が発生します。 磁石も同じように3次元の磁場に囲まれています。 磁石の上に置いた紙の上に鉄粉を振りかけると、2次元的に見ることができる。

棒磁石の周りの磁場を2次元で表現したもの。 矢印は磁力線の方向を示しています。 N（北）とS（南）は、力線が集中している磁石の極を示しています。 磁石の北極は、コンパスや他の棒磁石の北極と反発し、南極はコンパスや他の棒磁石の北極と引き合う。

最もシンプルな発電機は、コイル状の針金と棒磁石だけで構成されています。 コイルの真ん中で磁石を押すと、電線に電流が流れます。 磁石を押し込むと電流は一方向に流れ、磁石を外すと逆方向に流れます。 つまり、交流電流が発生するのです。 磁石をコイルの中に入れたままだと、電流は全く発生しない。

この誘導と呼ばれる発電方法は、1831年にマイケル・ファラデーによって発見された。 ファラデーは、磁石の力が強ければ強いほど、コイルの線の巻き数が多ければ多いほど、また、磁石やコイルの動きが早ければ早いほど、発生する電圧が大きくなることを発見した。 さらにファラデーは、コイルが金属の芯に巻かれていると、磁場が集中してより効率的であることを発見した。

電圧と電流

電気用語の電圧（単位：ボルト）と電流（単位：アンペア、アンペアと略すことが多い）とは、どのような意味でしょうか。 伝導性のある電線に流れる電流を、自動車道を走る自動車に例えて考えてみましょう。 高速道路が電線で、電圧が車の移動速度です。

電線に電流が流れると、電気エネルギーは、発熱体の熱、電球のフィラメントの光、スピーカーの音など、他のエネルギーに変換されます。 また、電流を機械的なエネルギーに変換することもでき、これが電動機です。

Making your own generation

What you’ll be taken

• cardboard
• 15cmの長さの鉄釘（直径6mmで頭が大きい）
• 8～10cmの長さのボルト（直径6mm）とナット
• 25mのエナメル銅線（30 swgまたは約0.3mmの直径）*
• のようなものです。 0.3mm径）*
• E825日食ボタンマグネット（固定穴付き）*
• 6V、0.06Aのトーチ球と電球ホルダー*
• 絶縁テープ1巻*
• ハンドドリル

*DIYショップや電気店で入手可能です。

a simple generator

What to do

あなたの発電機は、回転する磁石にコイルを近づけたものです。 釘を穴に差し込み、片方の円盤を頭の部分まで押し上げます。

もう1枚の円盤をテープに突き当たるまでスライドさせ、反対側にもテープを巻き、円盤が2〜3cm以上離れないように固定します。 コイルのリード線となる針金を30cmほど巻き戻し、残りの針金を2枚の段ボールの間の絶縁テープに巻き付けていく。 100回巻いたら紙に印をつけておくと、記録に残りやすいです。

釘を1枚の巻線で覆った後、次々と巻線を重ねていきます。

1,500本程度巻いたら、もう一方の端を30cm程度空けて、絶縁テープで巻線を覆います。 両端の電線の絶縁体を1cmほどエナメルで削り取り、電球ホルダーに接続します。

磁石の台座に開けた穴にボルトを通し、ナットを締めて固定します。 ボルトをハンドドリルのチャックに固定します。 次に、釘の先端が水平になるように万力（または重い本2冊で挟む）で固定します。 磁石を釘の頭に1mm程度近づけます。釘の頭は、回転している磁石の中心から少しずれているはずです。 磁石と釘の頭の間の隙間はできるだけ小さくしますが、触れるほどではありません。 このとき、ドリルの固定部分を持つ手をテーブルの上に置いて、できるだけ安定させるのがコツだ。

ドリルのハンドルを思い切り回すと、電球が点灯します。

バイクや自動車の発電機

自動車は、イグニッションやライト、ワイパーなどを動かすために直流電源が必要です。 これは、エンジンに機械的に結合されたオルタネーターによって生成されます。 オルタネーターは、エンジンに機械的に連結されたオルタネーターによって発電され、整流器と呼ばれる装置で交流出力を直流に変換します。

自転車に付いているダイナモは、自転車を漕ぐことで電気を発生させますが、これも発電機の一種です。

a bicycle dynamo