裸のフィラメントを口で吹くと何が起きるの?

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★科学★
問題:40Wでも60Wでもけっこうです。まだ点灯できる白熱電球を1つご準備ください。ガラス球の周囲にセロテープ・あるいはビニールテープを輪状に張りつけます。根元からてっぺんまでぐるぐる巻きにしましょう。てっぺんあたりで巻きにくくなったら、適当な長さに切ったテープ片をベタベタと何枚も張ります。なるべくテープが張られていない部分がないようにします。
■次に、穴のあいていない透明ビニールの袋と金槌(かなづち)と軍手を準備します。軍手をはめます。袋に電球を入れます。台におき、フィラメントやガラスの台座に傷をつけないように注意しながら、金槌で根元あたりのガラスを割り、球状のガラスをはずします。
■口金の周囲に割れたガラスが残っていると思います。やっとこ・ペンチなどでなるべく綺麗に取り去りましょう。口金付近にはテープをぐるっと巻いておくと、あとの作業時に怪我をする可能性が減ります。
■ご懸念のとおり、手を切る可能性の大きい作業です。くれぐれも慎重に行なってください。お子さんがなさるのはお勧めできません。子供のように不器用な人が担当するのもお勧めできません。ふつうの大人が細心の注意を払って作業すると上手にガラスを取り去ることができます。ガラス屑は、収集係の人が手を切らないように包装し、不燃ごみの日に出しましょう。
■ガラス球を取り去ったフィラメントが手に入ったら、乾電池と電線とE26という規格の電球ソケットを準備します。レセップと呼ばれる自立する形のものが便利のようです。E26というのは、ふつうの白熱電球がおさまるサイズだそうです。
■口絵の図のような回路をつくりました。乾電池と豆電球のあいだに、フィラメントがむきだしになった電球をはさんであります。
■スイッチを入れてみます。電気は乾電池からタングステンのフィラメントを通り、豆電球を通り、乾電池へと1周します。豆電球が光ります。光らない場合は、各部分の接続を確認してください。原理としては必ず光るはずのものです。
■ひょっとしたらフィラメント自体や電球の接続線が衝撃で切れてしまっているのかもしれません。気力と財力が続くのであれば100円ショップに走り、もういちどガラス割りに挑戦しましょう。気持が萎えた場合には、以下をお読みになり、想像で考えてみてください。
■豆電球が点灯している状態で、タングステンのフィラメントから5cmほどの距離に口を近づけ、息を吹きかけてみます。何が起こるでしょうか?
[い]豆電球とともにタングステンのフィラメントも光る
[ろ]わずかに煙が生じ、タングステンのフィラメントが切れて落ちる
[は]フィラメントがブーンという唸り音をあげる
[に]豆電球が暗くなる
[ほ]豆電球が明るくなる
(答えはずっと下↓ スクロールして下さい)




  




















★科学★ 
正解:[ほ]豆電球が明るくなる
説明:口を近づけるとわかるかもしれません。裸のフィラメントは温度があがっています。うっかり口をつけると火傷をするかもしれませんのでご注意を。
■電気が通るものには、大なり小なり抵抗があるそうです。銅線や金線でもごくわずかに抵抗はあります。電池にすら抵抗があるらしい*2。裸のフィラメントにも抵抗があるそうです。
■金属の電気抵抗は、一般には温度を上げると大きくなるらしい。下げると小さくなります。つまり電流が通りやすくなります。
■熱くなったフィラメントに息を吹きかけると、一瞬温度が下がります。このとき電気抵抗が小さくなり、流れる電流が増え、豆電球が明るくなるそうです。
■なお、フィラメントにもう少し大きな電流を流すと燃えて切れてしまうらしい。乾電池4本ぐらいが適当なようです。たいていのお宅には、遊んでいるACアダプタなどがあります。直流電源です。使いたくなります。でも乾電池4本よりも電圧が高かったり、大電流が流れたりするかもしれません。当然ながら別の結果になる可能性があります。怪我をしたくない場合、ACアダプタで代用するのはやめたほうがいいかも。
◆参考*1:雑誌「家庭でできる科学実験シリーズ ふうふう吹いたら明るくなる?(日本ガイシの広告)」Newton (ニュートン) 2011年5月号表2~対向頁、実験監修・東海大学教育開発研究所教授滝川洋二(ようじ)、ニュートンプレス
◇*2HP「電池を逆につなげると豆電球はどうなるの?」
http://blog.q-q.jp/200812/article_23.html

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