フランクリン・モーター(静電気モーター)の製作

– 更新日:2009/02/28 –


完成写真

 
 フランクリン・モーターは、かのフランクリンが考案したといわれている静電気で動くモーターです。

 プラスチックコップでの製作例が多いのですが、発泡スチロールで回転子を作ると、軽いのでモーターという名に恥じないほど良く回ります。

 今回は枠をアクリルで作りましたが、紙で製作してもOKです。

製作方法 (後ろにある図版を見て下さい)

1)アクリル板を指定した大きさに切る。①と②は接着するので、接着面を平らにしてから接着します。
(③は接着しません。回転子を着脱するため、可動させるため)
2)③に指定した大きさの穴をあけます。①はドリルで軽くさらっておきます(回転子の軸受けになる)。
3)発泡スチロール板に半径20の円を描いた紙を貼り、ナイフを使って丁寧に円を切り出します。
  仕上げは、目の細かいペーパーで削ります。中心に1mmのドリルで下穴をあけ、楊枝をさします。
4)アルミ箔に両面テープを貼り10mm四方くらいの片をつくり、回転子の側面に貼ります。
  アルミ片どうしが2~3mmあくような間隔で貼り付けます。
5)クリップを曲げて電極をつくります。
6)②と③をセロテープでとめます。③の穴に回転子の軸の上部をさし、軸の下を①のサラ穴に入れます。
7)クリップを①にセロテープで固定します。回転子とクリップ先端の間隔は1~2mm

———-(8)以下はなくても動きますーーーーーーーーーーーー

8)コップの外側にアルミ箔を切ってぐるっと巻き付けます。幅は50mmくらい。これを2つ作ります。
  コップを重ね、それぞれのアルミ箔にリードとなる細いアルミ箔をつなげます。
9)クリップの一方にコップの外側のリードを接続します。
  反対側のクリップに100mmくらいの長さの細いアルミ箔を接続します。 
10)全体を発泡スチロールの台にのせ、アースとなるアルミ箔をスチロールの台の下にはさみます。

全体の構成
製作のポイント

・回転子がなめらかにまわるかどうかがポイントです。手で回してみて、スムーズにまわりますか?
・途中で止まってしまう場合は、楊枝の軸がなめらかでない場合があります。このときはサンドペーパーで穴との接触部分をよく磨きます。また、あけた穴に切りかすが残っていたりすることもあるのでよく点検して下さい。
回転子のバランスはそれほど正確でなくてまいませんが、できるだけ回転のばらつきがないようにしましょう。
・塩ビパイプを紙で良くこすり、回転子に近づけると、回転子が動けばOKです。
・ビュンビュン回すにはコツがいります。回転のタイミングをはかって、パイプを近づけます。
・ちょうどブランコのように力の加え方のタイミングがよく回るコツです。(これは体験しないとわかりません(笑))

フランクリン・モーターの動作原理

動作原理

・塩ビパイプをティッシュなどでこすると、塩ビパイプには(-)の電荷が発生します。
・この(-)の電荷が放電によって電極Aから回転子に貼られたアルミに移動し、電極Aの(-)電荷と反発して、回転子が回ります。・アルミに帯電した電荷は、電極Bに達すると放電し、電極Bに移る。電荷は電極Bからアースへと逃げていきます。
・電極A側にとりつけた二重コップはコンデンサで、電荷を蓄えるはたらきをします。
・コンデンサにたまった電荷がなくなるまでモーターは回転し続けます。
・回転の向きは偶然ですので、回転子の動きを見て、塩ビパイプをタイミングを合わせて近づけるとよいでしょう。

【参考】
 物質にはまさつ帯電列といって、まさつ電気を発生させたときに、正負どちらの電気がその物質に生じやすいかを示す序列があります。

帯電列

 今回のように、塩ビパイプとティッシュという組み合わせでは、「塩化ビニル」と「紙」を見れば、「塩化ビニル」はマイナスに、紙はプラスに帯電するということがわかります。

全体図

組み立て図

部品図

部品図

部品表

部品表

参考文献

 三門正吾,左巻健男・内村浩編著:棒検電器で静電気モーターを回そう,おもしろ実験・ものづくり事典,東京書籍,2002.2
 


投稿者:荻野和俊(京都府)

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