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アーク灯:炭素棒の消耗とギャップの維持
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Volt

作成者

Volt

27. 9月 2026SE
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アーク灯:炭素棒の消耗とギャップの維持

2本の炭素棒を接触させてから電流を流したまま引き離すと、強烈な白色光のアークが生じる。アーク灯は1870年代から街路、灯台、工場を照らしてきたが、アークは炭素棒を消耗させるため、ギャップを適切に保たなければ消えてしまう。 Paul Jablochkoffの1876〜77年の「ろうそく」は、調整装置を一切不要にした。2本の炭素棒を絶縁材の薄板で隔てて並べ、ろうそくのように一緒に燃え落ちていく仕組みである。Charles Brushのランプは、直列電磁石とクラッチを用いて、燃焼に伴い上部の炭素棒を送り下げた。彼の1879年の特許では、一晩中点灯できるよう炭素棒を2組追加している。 この段では、Hertha Ayrtonのアーク方程式をもとに、アークに安定器と調整装置が必要な理由を明らかにし、12Vでレギュレーターのフィードバックループを組み立てる。**アーク灯は製作しないこと**。その紫外線は目や皮膚を傷つける。
中級者
約2時間

手順

1

特許2件を読む

**米国特許190,864号、「電気灯用炭素棒の改良」、ポール・ジャブロチコフ、パリ、1877年5月15日付。** 炭素棒は短い間隔を空けて *"垂直かつ平行に"* 配置され、その間の空間は、炭素棒とともに燃え尽きる絶縁物質で満たされている。彼の言葉によれば、目的は *"いかなる機械式調整器の排除"* である。実際の使用では、両方の炭素棒が同じ速度で燃えるように、このろうそくは交流電流で動作させられた。 **米国特許219,208号、「電気灯」、チャールズ・F・ブラッシュ、オハイオ州クリーブランド、1879年9月2日付。** *"2組以上の炭素棒"* を備えた灯で、昇降装置が *"2組の炭素棒"* が次々に離れるように配置されている。最初の対が燃え尽きると、アークは次の対へ移り、無人でランプが点灯し続けられる時間を倍にする。
2

The regulator's cycle

Blocklyワークスペース

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バラストが必要な理由と、レギュレーターが必要な理由

Jupyter ノートブックを読み込み中…
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アークなしで調整器を作る

この調整器は、アークを一切出さずに12 Vで安全に組み立ててテストできる。小型のプッシュプル式ソレノイドを合板のスタンドに縦向きに取り付け、プランジャーを下向きにする。黒鉛ブロックから切り出した短い黒鉛棒をプランジャーの先端に固定する。その下の土台にはもう1本の黒鉛棒を固定し、プランジャーが自由に垂れ下がったときに2本の棒がちょうど接触するようにする。これがランプの「オフ」状態である。 12 V電池、10 Wの電力抵抗器、ソレノイドのコイル、そして2本の棒をすべてSERIESで接続する。回路を閉じると、電流が接触している棒を流れ、ソレノイドが上の棒を引き上げて接点が開く。すると電流が止まり、プランジャーが落下して再び接触する。ブーンという音がするが、これは調整器のフィードバックループが、安定させるものがないまま振動(ハンティング)している状態である。プランジャーに軽いばねや小さなおもりを付け、ダンパーとして油を一滴たらすと、振動は遅くなり落ち着く。これは、ブラシのクラッチとダッシュポットが果たしていた役割にあたる。 12 Vのままにしておくこと。商用電源や溶接機からアークを引き出そうとしてはならない。その光は目を傷める。

このステップの材料:

黒鉛ブロック黒鉛ブロック1 個
合板合板1 枚

必要な工具:

12 V ディープサイクルバッテリー12 V ディープサイクルバッテリー
マルチメーターマルチメーター
保護めがね保護めがね
ワニ口クリップ試験リードワニ口クリップ試験リード
ソレノイドソレノイド
Power Resistor Kit - 10W (25 pack)Power Resistor Kit - 10W (25 pack)
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歴史と背景

ハンフリー・デイビーは19世紀初頭に炭素アーク灯を実演した。実用化されたのは発電機の登場後のことである。ジャブロフコフのろうそく灯は1878年にパリのオペラ大通りを照らし、ブラッシュの直列アーク方式は1879年からアメリカの都市の通りを照らした。**ハーサ・エアトン**の著書『電気アーク』(1902年)は、ノートで用いられている方程式を与えた。 **正直な限界。** アーク灯は目を眩ませ、ヒス音を立て、ちらつき、炭素棒を毎日交換する必要があり、危険な紫外線を放出する。屋内では(次の段階である)白熱電球に取って代わられ、強い光が必要な場所、すなわちサーチライトや映画映写機にのみ残った。

材料

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  • プレースホルダー
  • 1 枚
    プレースホルダー

必要な工具

6

CC0 パブリックドメイン

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