ヴァンデグラフ起電機
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ヴァンデグラフ起電機（英: Van de Graaff generator）は静電発電機の一種。アメリカ人物理学者、R・J・ヴァン・デ・グラフによって1929年に発明された[1]。バンデグラフ、ヴァンデグラーフ、ヴァン・デ・グラフなどとも表記する。ローラーによってゴムベルトを回転させて電荷を運び、絶縁性の柱の上に置かれた中空の金属球に溜めていくことで非常に高い電位差を作り出す。高圧の直流電圧を発生させることができる一方、電流は低く抑えられる。高電位部を空気で絶縁するタイプの装置では、近年5 MVの電位差が得られる。卓上用の簡便な機種でも電位差は数100 kVに達し、目に見える大きさのスパークを発生させるのに十分なエネルギーを蓄えることができる。簡便なヴァンデグラフ起電機は静電気学の教材として、またはサイエンスショーや科学館での展示に用いられる[2]。
注釈
出典
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- 1 ヴァンデグラフ起電機とは
- 2 ヴァンデグラフ起電機の概要
- 3 ヴァンデグラフ起電機の展示
- 4 関連項目
ヴァンデグラフ起電機
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19世紀末から始まった物質の構造の探究において、静電発電機は不可欠な役割を果たした。1920年代にはこれまで以上の高電圧を生成する装置が必要だということが明らかになっており、これに応えるべく、1929年から主にMITにおいてヴァンデグラフ起電機が開発された。第1号機の動作が確認されたのは1929年10月である。基本的なアイディアは、電荷を絶縁性のベルトに載せて、絶縁支柱に支えられた中空の端子の内部に送り込み、そこで電荷を端子に移すというものだった。端子の電位がどれほど高くなろうと、端子内部には全く電場が生じないので電荷の移動は妨げられない。このアイディアは新しいわけではなかったが、別の電源を用いてベルトを帯電させた点が革新的で、それまでの起電機を過去のものとしてしまった。ヴァンデグラフが作製した第1号機は安雑貨屋で入手した絹のリボンをベルトとしていた。1931年に書かれた特許明細書では、100万ボルトの電圧を生成することができると記述されていた。 ニコラ・テスラは1934年の『サイエンティフィック・アメリカン』誌に「静電発電機の可能性」と題してヴァンデグラフ起電機に関する記事を書き、「（ヴァンデグラフ起電機の）新型の装置が開発され、十分に改良されれば、素晴らしい未来が保証されているはずだ」と述べた。より出力の大きい装置はすぐに開発された。大気をイオン化することなく表面電荷密度を高められるように加圧容器に収められていた。ヴァンデグラフ起電機のバリエーションも生まれ、物理研究に用いられた。絶縁体と導電体の継手を交互につないだチェーンを用いて電荷を輸送するペレトロン（英語版）はその一つである。構造が単純なタイプのヴァンデグラフ起電機は静電気の演示に広く用いられている。高電圧を生成できることから、絶縁台に立って高電位端子に触れると頭髪が逆立つという面白い効果を起こせることで人気がある。
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