僕もエジソン?
(竹ひごで電球を作ってみよう)

はじめに

電球の中をみてみると真ん中に細いせんが、らせんじょうにはられています.
電気を通すと,その線が光を発します.この線をフィラメントと呼びます.
はつめい王として有名なエジソンが電球(白熱球《はくねつきゅう》)をはじめて
作ったころは,このフィラメントを何でつくるかひじょうに苦労(くろう)を
したそうです.そのフィラメントとして,いろいろと試(ため)したうちの一つに,
京都の南にある,石清水(いわしみず)(男山)八幡宮の境内の竹を取りよせ,
むしやきにしたフィラメントが良い結果(けっか)をもたらしたことは有名な話ですね.
岩清水八幡宮にその記念碑(きねんひ)が立っています.きかいがあれば一度
たずねてみるのもよいものです.今回はこの故事(こじ)にちなんで,竹ひごを
むし焼き(乾留《かんりゅう》といいます)してフィラメントを作り電球を作ってみよう.

 

実験

竹ひごをやく3cm に切り,料理用のアルミニウムホイル(5cm四方)で
くるくるとまき,両はしをかるく閉じる.アルミニウムホイルのはしをピンセットで
はさみガスバ−ナ−の火で加熱(かねつ)する.

軽く閉じたはしから煙(けむり)が出てくるがしばらくしてそのはしに火を
近づけると炎(ほのお)を上げて燃えます.
全体を1分ほど加熱したら火をとめ,手でふれることができるようになれば,
ちゅういぶかくアルミニウムホイルをはがす.黒い炭(すみ)が出てくるがこれが
フィラメントになります.
1)

 

つぎに,フィラメントをとり付けるそうちと電球の外がわのよういをします.

ゴムせんの真ん中にコルクボ−ラで穴ををあけます.その穴の両がわにキリで
穴をあけます.

ステンレスのはり金(約15cm)の一方の端をラジオペンチを使って小さな
円とします.
あとからこの小さな円のところにフィラメントをとりつけます.もう一方の端は,
やはりラジオペンチで先をとがらしたように切りおとし,さきほどキリであけた穴に
ゴムせんの細いほうからさしこみ,反対がわに出たところをラジオペンチで少し
大きな輪(わ)を作ります.この輪は電線をつなぐ穴です.真ん中の穴にはコックを
さしこみます.このコックは後ほど電球を真空(しんくう)にするために使います.

いよいよフィラメントの取り付けです.はり金の小さな輪に先ほど作った
フィラメントをはさみこみます.この時あまりゆるいとうまく光りませんが,
フィラメントがすぐにおれてしまいますのでちゅうい深くしなければなりません.
こうしてうまくできた部品(ぶひん)をナス型フラスコに取り付けます.

 

できた電球のコックを真空(しんくう)ポンプにつなぎ電球の中の空気をぬきとり,
コックを閉めます.これで電球の中は真空になり電球ができました.
2)

さあ,いよいよ電球が光るかどうかです.電球のはり金の輪(わ)に電線を
つないで,その電線を電圧調整(でんあつちょうせい:スライダック)に接続(せつぞく)
します.10〜15ボルトの電圧(でんあつ)がかかるようにスライダックを調節して
ください.フィラメント全体が赤くなり,ほのかに明るくてらすようになれば成功です.

 

  1. 竹ひごを乾留(かんりゅう)してえた黒いかたまりは,おもに炭素(たんそ)から
    できています.この炭素はてきとうに電気を通すことができ,フィラメントとして
    りようすることができます.フィラメントは電気を通しますが,ふつうの電線のように
    良く通すのではなく,てきとうに電気の流れ(これを電流(でんりゅう)と呼び,たんいを
    アンペア(A)といいます)をさまたげます.(これを抵抗(ていこう)と呼び,その
    大きさを表す単位がオ-ム(Ω)といいます.)
    たとえば,普通家庭での100ワット電球ですと100Ωの抵抗(ていこう)があります.
    今回の竹ひごでつくったフィラメントの抵抗(ていこう)は乾留(かんりゅう)の温度と
    時間により40から300Ωと大きくかわります.ですから,このまま100Vの電圧(でんあつ)
    をかけると,ものすごく明るくかがやき,ねつも高くなりきけんなこともありますので,
    あまり電圧(でんあつ)を上げないようにします.時間があればいろいろ試してみるのも
    おもしろいですね.

  2. 電球の中を真空にするのは,空気があると,フィラメントがすぐに燃えて
    しまうためです.電球がつくのをたしかめた後はコックを開いて空気を入れて,
    観察(かんさつ)してください.
    本当の電球は真空にしたあと,アルゴンなどのものを燃やさない気体を少し
    入れてあります.この実験では,真空にするかわりに,フィラメントを燃やさ
    ない気体,例えば二酸化炭素(にさんかたんそ:たんさんガス)やちっ素で,
    電球の中にある空気をおい出してしまうのも一つの方法です.炭酸(たんさん)ガスは
    ドライアイスのかけらを入れてしばらくしてから電気を通せばよいのでかんたんに
    できますが,猛毒(もうどく)の一酸化炭素(いっさんかたんそ:CO)が発生(はっせい)
    しますので,あけはなった部屋で,決して顔を近づけないことをまもって下さい.
    またこうして作った電球は,乾電池(かんでんち)10個ぐらいを直列(ちょくれつ)に
    つないだ電源(でんげん)(15V)でも光りますので一度試して下さい.




担当:教員養成課程理科教育講座化学専修 有賀正裕

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こちら(nishi@cc.osaka-kyoiku.ac.jp) までお願いいたします。



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