竹炭で電気を作ろう(エジソン電球Ver2)

初めて電気を利用して、実用的な電球を作ったのは発明王といわれたアメリカのエジソンです。
電気を通せば炭素が光ったり白金が光ったりすることは分かっていました。
また、空気を抜いたガラス球の中に入れれば光が長持ちすることは発明されていたのです。
けれど、だれも実用化できないでいました。電球の実用化はとても困難だったのです。
エジソンは様々な金属や植物から作った炭を6000種類もためして実験を重ねました。
そして1年ほどたったときのことです。
床に落ちていた木綿糸をフィラメントにして電球を作り、実験したところ何日も光れせることができたのです。
けれど木綿の糸で電球を作ることはとても高度な技術が必要で量産はできませんでした。
その後、どんな炭でフィラメントを作れば良いか研究を重ねました。
そして1897年、京都の竹の炭をフィラメントにした電球で実用化に成功したのです。
あなたもエジソンのように日本の竹で、電気を光らせてみましょう。
2004年8月のある日、読者からうまくフィラメントができないというメールが来た。
メールのやりとりのうちに、どこがうまくいかないかも見えてきた。
けれど、とてもうまいフィラメントの作り方を読者さんは工夫していた。それを追記した。(20004年、8月26日)
竹炭で電気をつけよう(エジソン電球の話)Ver3へ
最初の竹炭電球ページへ

フィラメント作成

準備品;竹、ピンセット、スタンド、アルミホイル、スライダックス(電源装置)もしくは電池3個、みのむしクリップまたはわに口クリップ。
道具:なた、ガスバーナー又はアルコールランプ

追加準備品:ビーカー、油粘土、窒素ボンベ(電球代わり)

竹(枯れていても枯れていなくても大丈夫。エジソンはやわらかい内部でなく、固い外部を使用しました。)
でも、炭を焼く人は生の竹のほうが良い炭ができるといいます。
細く割る。
今回は太いのや細いのがあるけど、約1辺1mm強~2mmの太さになりました。
長さは8~9cmです。
なたの使用は、小学4年生では補助がないと困難でした。
大人が割って準備しておくのが良いでしょう。
太いと炭を作りやすいのですが、電気抵抗が小さく(今度計ってみよう)たくさん電気が通るので要注意。細い電線(蓑虫クリップ)のビニール線は溶けてしまった。

竹をアルミホイルでしっかり包みます。
竹1本をアルミホイルでくるくると何重にもまきます。
薄すぎると噴出した煙でアルミが破けて、中が燃えてしまいます。
何本も一度にまかず、1本だけを確実に作る方が成功します。
熱していて途中が破けて煙が吹き出しても半分の長さの炭ができますからかまいません。


このとき1方の端はけむりが出るように開けておきます。
両側をたたまないようにしてください。
そして子供でも簡単に曲がるくらい本当に細い針金を10センチほどに切ったものでまいて、そこを手で持つようにします。アルミは弱いので竹の端のほうを上からまきます。そして釣りざお(はりがね)と糸(アルミ箔)のように曲げると熱しやすいです。
2004年8月この点について良い工夫が届いたのでここへ追記する

最初はうまくフィラメントができないと言うメールだった。
そこで、「時間をかけて熱すること、熱源は台所のコンロでもかまわない、時間をかけて熱すると、たぶんできたスミが更に硬化し(多分縮むのだろう)て電気のと折る隅ができると思います」とメールを出す。
そのあと届いたのが、素晴らしい方法だった。

(これは岩井市 野手 久之さんのアイディアです)

以下の方法で、竹ぐしフィラネントができあがり、見事に発光しました。
<方法>
 1 アルミホイル30cmほどを2つ折りにして、鉛筆を芯にして筒を作る。
 2 竹串を筒に入れ、網を置いた卓上コンロで熱する。
     ※7~8分
 3 発光装置に取り付ける。電圧17V
     ※0.4Aで赤熱し、0.8A以上で明るく発光

何度も失敗しましたが、発光した時には親子で感動しました。
なお、竹串以外でも実験をしました。うどん、かっぱえびせん、じゃがりこ、そして
ピーマン、バナナでも発光させることができました。
筒を作れば、アルミ箔をはがすときに炭が折れることはない。これはすごいアイディアです。
熱する時間が少し長くなるかも知れませんが、でもあとの処理がとっても楽ですね。
それでバナナでも成功したんでしょう。
アルコールランプでこの方法で成功するかは未知数ですが、時間をかければ何とかなりそうですね。
アルコールランプだと、火力が弱くてダメだと思っていたのですが、アルコールランプでも成功しました。
。備長炭は電気を通すけれど、消し炭は電気を通しません。電気を通す良い炭を作るためには、高温で長時間焼かないとダメです。アルコールランプの場合は少なくとも5分以上焼く必要があります。けむりがでなくなってもしばらくアルミ箔を赤くなるまで熱して良い炭を作る。ここが肝心(かんじん)なのです。
釣りざおの糸のようにしてアルコールランプの中に入れましょう。
炭以外の成分を、熱で完全に分解してしまうことがたいせつです。炭以外の成分が残っていると、炎が出て燃えてしまいます。また、良く熱しないと、電気の通るすみができません。また、長く高温で熱すると炭が縮んで固くなります、こうするために長く熱するのです。
出てきた煙に火がつくのも実験しましょう。煙も燃えるんですね。
冷えてから炭を取り出してみましょう。
折らないようによく注意して。折れて小さくなっても大丈夫。
テスターで調べて、電気が通るか調べる。
電気が通らない炭は、フィラメントにはなりません。
落とすと、キンと高音を出しますか?
こんなふうに振り切れれば大丈夫。
でも、振り切れてもまだ完ぺきな炭になっていないこともあり、電気を通すと煙の出ることもあります。
それでも、電気が通ればライトになります。
両端にアルミホイルで極をつける。
わに口クリップだと、1回の実験で酸化して、2回目はうまくいかない。
コードを巻き付けると焼き切れてしまう。アルミは繰り返し使えますし、やわらかいので、片方をクリップで留めても、炭が折れにくいのです。炭が折れるのを防止という意味もあります。
付け方はどうでも良いんだけれど、右図は初期のもの。
現在は、アルミの細くたたんだ物を作っておいて、それに炭をはさむようにたたみ、蓑虫クリップで留めています。
また、大勢で行うときはみの虫クリップの先にアルミのたたんだのをつけて、そこへ竹炭を乗せてから、たたむようにしてもいいでしょう。
それを、電極につないで。
スライダックスの出力を10A程度にすると光り出します。
端の方で、ぴかぴかしだしたら成功です。しばらく待ちます。あまり電流を多くしないように注意、一瞬で焼き切れてしまいますから。
ビーカーを電球代わりにして中に窒素を入れるときは、油粘土を平らにしいて、蓑虫クリップを粘土から上に出し、針金で倒れないようにしておきます。
電気が強いと、こんなふうにしっかり光ります。でも、こんなにならずに赤く炭が見えるように光っているのが普通です。
途中で、電気を弱めると光が消えるので、電気で光らせていることが分かります。
焼き切れてしまったら、わに口クリップの端を持って、くっつけてやると光ります。スライダックなどの道具を使うときは、感電に注意して大人の人がして下さい。
太めのうどんや、スパゲッティでも炭を作ってみましょう。
大き目のビーカーをかぶせて、中に窒素を入れて光らせると、最長1分50秒くらい光りました(子供がイチ・ニと数えたんで正確ではありません。)
シャープペンシルの芯で実験するとうまくいきます。
さいしょ、少しけむりが出ますが、これは含まれているビニールのせいでしょう。しばらく待つと光り出します。簡単に実験するならこっちですが、炭を作るのも面白いです。

  現在販売されている、エジソン電球もあります。
  2個と送料で、1800円くらいで、どれくらい明るいか見ると面白いと思います。(後で、近くの量販店でも売っていることを発見)
  とっても暗い。

エジソンクイズ

初めての実験の話
2回目の実験の話
3回目の実験の話


  4回目、5回目・・・・と実験は続きました。最後は少人数で、4年生の子どもとやって成功しました。
 最終的には、竹フェスタで一日100人弱の人が実験しました。

子供が「みかんの皮でも光る?」って聞くので、「だめだろうな。」と思ったら、本当にみかんを持ってきた。
やってみたら炭になって、ミカンの炭がが光った。下はミカンの炭。こいつは一本とられた。
さらに、次はリンゴの皮
これはスカスカだからダメだと思ったらこれも大丈夫、ちゃんと光った。

さらに、そこにあったスナックのポテトチップス
これ糸状にわって炭にしたら、割れそうで難しかったけれど、炭ができてちゃんと光った。
炭にするとき、油があるのだろう、吹き出す煙に大きく火がついた。

そこにあったマッチ棒の軸もちゃんとフィラメントになって光った。



もどる