アーク放電

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シャープペンシル用の芯を備長炭のかけらに触れさせると、目も眩むようなまばゆい光を発します。かつての鉄工所の溶接作業を連想してしまいそうです。

実験プリント版

「サブタイトル」アークで明るく

「操　作」

1. ワニ口クリップ付きリード線を使い、負極側のワニ口に備長炭の小片（平形で小穴を空けておく）を噛ませておく。
2. 別のクリップには、シャープペンシル用の芯の端をアルミフォイルで包んだものを噛ませ、画像のように、備長炭の小穴を突くようにして固定用木板にガムテープで留める。
3. 乾電池６本をつなぎ、スイッチを入れて様子を観察する。

「注意と工夫」

1. 備長炭は、負極につないで下さい。アーク放電の性格上、負極側が特に加熱しますが、クリップや付属部分もかなり熱くなるので、操作をやり直す場合は装置が十分に冷えてから行います。
2. シャープペンシルは、強度を高めるため黒鉛にプラスティックが混ぜられているので、芯の燃焼によるガスの発生に注意します。
3. 一回の通電でかなりパワーを消費するので、連続して実験する場合はスペアの乾電池を用意しておきます。

「解　説」
白い輝きアーク光：シャープペンシルの芯や備長炭の主成分は、黒鉛であり導電性があります。これにある程度の電流・電圧がかかると消費電力が大きくなり、黒鉛の温度が上がって光を放つようになるのです。芯と備長炭は、熱により消耗していくので、そこにはわずかながら隙間ができています。その隙間では、炭素蒸気を導体として電流が流れて発光するアーク放電が起こっていると考えられます。シャープペンシル用の芯を使った通電発光の実験で、芯が焼き切れる瞬間に激しい光を発するあの現象です。直視分光器でスペクトルを撮影してみましたが、自然光に近いこともわかりました。
実験装置では、芯が燃焼して完全に離れる前に、ワニ口付きリード線の重量が芯に加わるので、結果として、備長炭との間に微妙な隙間が保たれることになります。芯に混入されている不純物（プラスティック）の燃えかすもまた、その役を与っているのかも知れません。実はこの現象、エジソンの電球より前に、アーク灯としてすでに街灯として利用されていましたが、電極間の距離を保つために、炭素棒を追加していかねばならないのが難点であったようです。

◇このブログで発信する情報は、取扱いに注意を要する内容を含んでおり、実験材料・操作、解説の一部を非公開にしてあります。操作に一定のスキル・環境を要しますので、記事や映像を見ただけで実験を行うことは絶対にしないで下さい。詳細は、次の３書(管理者の単著作物)でも扱っているものがありますので参考になさってください。