天晴れ(コイルと電圧とエネルギー)

自分で言うのも変だけど。我が感性に『天晴れ』と。やっぱり嬉しいもんだ。自分で分からずぐずぐずしている姿を辿って、不図気付いた解消には特別の高揚感を感じる。それにしても、気付くのが遅かった。

コイル3つコイル3

コイルの①が今までの実験で利用したものだ。それに対して②と③のコイルが追加したものだ。みんなポリラップの芯の紙筒に巻いたコイル。電気回路技術者の端くれとして、不可解な実験結果に悩んでいた。その不可解な現象の原因はすべてコイル①の巻線の3本の内の1本1-1’の電線が特別の電線を使っていた事に有った。奇想天外実験の最初の電源電圧印加時にヒューズ切れを起こした。それでコイル絶縁に問題があるかと、コイル1-1’だけ難燃架橋ポリエチレン線1.2mmを使った。結論はその絶縁材料の空間エネルギー分布の高密度化に因る平行電線間のエネルギー流の不平衡が原因であった。架橋ポリエチレンのエネルギー伝送特性によるものであった。電線導体内に電流が流れる訳でないから、エネルギーは金属導体表面の空間を伝送するのであれば、その導体近傍の空間特性・誘電率や透磁率によって影響を受ける。ポリエチレンが導電性を持つという意味(ここで言う導電性と言う用語は誤解を受けそうだ。意味は例えばコンデンサ内の絶縁体がその誘電特性で電気エネルギーを蓄えると言う時の、その電気的なエネルギーの出入りに対して決して絶縁ではないと言う意味で使った。液晶テレビの材料も絶縁体だか導電?体だかどう区別するか?)はこの実験結果にも現れていた。コイルと電圧とエネルギーの実験結果には、鉄心コイルを含め全て架橋ポリエチレン絶縁電線を一本の巻線だけ利用していた事に依る現象が測定結果に示されている。コイル②(30ターンの3本線を別々に分けて巻いた分接巻)、③(32ターンの3本線を揃えた合接巻で、コイル①と同じ巻き方)の場合はすべて、ポリウレタン銅線0.4mmを使った。

実験の意味と結果 現代物理学の最先端研究は、その専門的細分化と実験・計測装置の設備が大掛かりである。然るにここに示す実験内容は、不思議な現象ではあるが、その内容は極めて単純な子供もできる器具のものである。電圧測定だけの結果でしかないので、その実験を行う思い付きがむしろ面白かろうと考える。そこで、疑問と改良実験、その結果の失敗の繰り返しで、結論に辿り着く過程が面白かろうと思う。その過程を含めて実験結果の報告だ。

実験Ⅰ コイル②を新たに巻いて実験した意味。それはコイル①の測定電圧の不平衡な違いが気になったので、コイルを分けて巻いた場合、巻線1-1′ と2-2′ に対する巻線3-3’との間の電圧値にどのような違いが出るかを確認したかった。そこで今までと同じように、巻線1と2端子に電源電圧をかけて見た。その結果が次である。

実験Ⅰ実験Ⅰ

結果評価 この結果にも巻線3との間の電圧値で、離れた結合の少ない巻線1との電圧が大きい。測定電圧値で、一つ注意すべき点がある。それは他の場合にも言える事であるが、電源電圧値は全く調整していないから、配電線路電圧の負荷変動の影響があるので、数ボルトの差は意味がない。この場合は、20Vほどの差があるが、その意味が理解できない。未解決の疑問だ。

(2015/09/26)追記 実験Ⅰの疑問の解決。当然のことであった。電圧を計ると言うことは、導線間の空間エネルギーを計ると同じ事であるから、コイル1と2に電源電圧を掛けたのだから、コイル1と2の間の空間にエネルギーが分布している訳である。従って、コイル1と3の間に電圧計を繋げば、コイル1との間のエネルギー分布を拾う。しかし、コイル2との間には電源によるエネルギー供給空間外であるため、コイル3との間で拾う量は小さくなる。その空間エネルギー検出量の差が20ボルトになったと解釈する。

実験Ⅱの1 実験Ⅰの結果を観て、再び元のコイル①で確認したい事が浮かんだ。電源電圧印加を巻線3に掛けたらどうなるか。その結果だ。

実験Ⅱの1実権ⅱの1

この結果の評価 コイルと電圧とエネルギーの実験結果と比較してみれば、巻線3と巻線2が入れ替わっただけで、巻線1に対する電圧が大きい事は変わりがない。

実験Ⅱの2 電源電圧印加端子を3から3’に切り替えた場合も示す。

実験Ⅱの2実験Ⅱの

(2015/09/26)追記。 実験Ⅱの1と2の結果はコイル1に関係した電圧が大きい。その意味は、最後に書いた実験全体を通した結果評価に述べてある。

実験Ⅱの3(215/08/15) 昨日はいわゆる終戦記念日。また不図気が付いた。コイル①で電源電圧印加端子を2と3としたらどんな結果になるかを調べていなかった。この場合は架橋ポリエチレン絶縁体のエネルギー伝播現象は起こらないだろうと気付いた。測定結果が次である。

実験Ⅱの3実験Ⅱの3

結果評価 巻線2と3はエナメル線と看做せる普通の平衡電線である。巻線空間エネルギー分布に偏りはない事を結果が示したと考える。予測通りと解釈したい。(2015/09/26)追記。僅かだが6Vの差がある。その訳は?実験Ⅰの解釈から見れば、逆に思える。

実験Ⅲの1 実験Ⅰの分接コイル②についても電圧印加を巻線3-3’の場合を確認した。

実験Ⅲの1実験Ⅲの1

実験Ⅲの2

実験Ⅲの2実験Ⅲの2

実験結果の評価 ところどころ測定値の欠落(測定忘れ)があるが特に問題無し。さて、ここまでの実験ⅠからⅢまでの結果を観ると、コイル①の巻線1だけが難燃性架橋ポリエチレン絶縁線で、他はすべてポリウレタン絶縁の銅線である。予想に反して、巻線1だけが全て電圧が大きめに計測される。そこで一つ気掛かりな点が浮かんだ。印加電源電圧の電位(この電位と言う概念は技術用語としての捉え方で、物理的意味は余りないと考えるのだが、配電線路の電圧には柱状変圧器からの二次側で、必ず1線は第二種アースで大地に落ちている。変圧器の故障事故による高電圧6300Vが配電線を通して家庭内に侵入する事による感電事故を防ぐ安全対策としての第二種アースがある。)の影響かと考えて、建物のアルミサッシを基準にして電源電圧を調べた。電源スイッチがコンセント型スイッチで、片側1線のみのスイッチである為かと考えた。しかしスイッチオフ時には、電圧が15Vや24Vで現れたが、スイッチオン時には影響がないように思える。ここで、また解釈できない壁として実験結果が精神的負担を掛けて来た。悩んだ!!

実験Ⅳの1 他に対策が見えなくなって実験結果が教えてくれた。まさかと言うことに気付いた。コイル①の巻線1だけが特別の電線を使っていたと。改めて、ポリエステル銅線3本を使ってもう一つ合接コイルを巻いて確認しようと考えた。それがコイル③である。三本の銅線を交差しないようにきちっと揃えて、巻上げたら32ターンであった。実験結果が鮮やかに出た。

実験Ⅳの1実験ⅳの1

実験Ⅳの2

実験Ⅳの2実験ⅳの2

実験ⅳの結果評価 電圧印加端子1と3および1と2のそれぞれの場合で、電圧印加されない浮遊巻線はそれぞれ2-2’および3-3’で、その巻線に対する測定電圧がほぼ同等の値を示した。この測定結果は今までの測定電圧値で初めての結果である。

実験全体を通した結果評価 最大の発見的事実として挙げたい点がある。合接コイル①の巻線1-1’に難燃性架橋ポリエチレン絶縁線を使った事によってコイルの電線路特性に『エネルギー流』の空間的ひずみを生むと言う現象の発見である。この事の意味は少し複雑でもあるから別に改めて詳しく説明をする(2017/12/12追記。電線路のエネルギー伝送の意味は電線導体内を伝送されるのでなく、その導体で挟まれた空間内を伝送される。絶縁被覆の銅線なら、エネルギーはその絶縁被覆内(コンデンサと同じ意味)で密度が高くなるため、その誘電特性に因って伝送速度などが決まる。光の屈折と似た現象で、その空間のエネルギー密度がその絶縁媒体の影響を受けるから電線導体の絶縁体で電気エネルギーの伝送特性が支配されるという事になる)。従来の電気回路論では説明がつかない筈だ。基本的認識は『電流は流れず』を理解する事である。もともと実験に供したコイルは電気回路としての実用的価値は全く無いものである。こんなコイルを巻くこと自体が電気技術者の発想には無い。正しく奇想天外な発想から生まれた偶然の発見かもしれない。不立文字の哲学的発想、東洋的『無』に通じるかも知れない。

平行電線路の珍現象(この項は削除2017/12/12)

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