演示実験 クルックス管
2000 12 05（火）
テストを終えてほっと一息。気分も新たに電流の学習を始めます。今日は１時間、Mr.Takaによる演示実験です。高電圧を発生する装置を使って、電子を飛ばしまくります。電気はマイナスの粒であることが分かれば十分です。
注意！ かなりの量のエックス線が漏えいしている可能性があります
＜準 備＞
・ 暗 幕
・ 誘導コイル
・ 直流電源装置
・ リード線（７０ｃｍぐらいのもの２本）
・ クルックス管（十字板つき）
・ クルックス管（スリットつき）
・ クルックス管（羽根車つき）
・ クルックス管（偏向電極つき）
・ 放電管
・ 磁 石
１ 誘導コイルの紹介
大型の変圧器で、数万Ｖの電圧を発生させます。下の写真を見て下さい。Mr.Takaが人さし指で示している部分に高電圧がかかります。先のとがった棒状のもの、丸い皿のようなものの間に電子が飛ぶことになります。
２ 理科室の暗幕を閉める
３ 空中放電させる
空気は絶縁性が非常に高いので、空中放電させるためには高電圧（３万Ｖ／cm）が必要です。そこで、前に紹介した誘導コイルを使います。この装置には、プラスとマイナスの切りかえスイッチがついているので、電子がマイナス極から飛び出していることは、ここで分かります。
触りたいと言い出す生徒がいますが、どうぞ、その生徒の責任で触らせて下さい。有害なエックス線も照射されているので全くお勧めできませんが、実際に実験をすると、あちこちから空中放電がおこなわれ、先生は何度か痺れることになるでしょう。必ず、予備実験をして、どこから高電圧が漏れでるか、目の前の誘導コイルを使って試しておいて下さい。
４ 放電している光線の中に紙を入れる
１分以内に燃え出します。
５ 暗幕を開ける
６ 誘導コイルにクルックス管をつなげる
これまでは、空気中に放電させましたが、これからクルックス管という放電管を使って実験しましょう。このクルックス管は陰極線（電子の流れ）が見やすい程度に真空になっています。中には、羽根車やいろいろな形をしたものが入っていて、さまざまな実験ができるようになっています。
さきほど空中放電させた誘導コイルの尖った棒と丸い板は、取り外しておくか距離を十分に離しおきます。また、クルックス管につなぐリード線は十分に長いものを利用して下さい。そして、確実に接続してからスイッチを入れるようにしないと、突然、あなたの手に空中放電するので十分に注意して下さい。
７ 暗幕を閉める
８ クルックス管（十字板つき）
まず、十字板つきクルックス管を観察しました。下の写真では、激しい蛍光の中に十字形の影が映っています。これは、マイナス極から飛び出た電子は直進することを証明しています。なお、下の写真の十字形の下にクリップが写っていますが、これがプラス端子です電子はマイナスからプラスに飛びますが、この場合は、電子はマイナス極から真横に飛び出していると説明します。
６ クルックス管（羽根車つき）
陰極線が当たると、くるくる羽根車が動いていきます。プラスマイナスを逆にすると、今度は反対向きに動いていきます。まるで、光の粒子や圧力によって回転しているようですが、実際は、羽根の温度が上昇するラジオメーター効果によって運動しています。
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７ クルックス管（スリットつき）
磁石を近付けると陰極線が曲がります。曲がる方向は決まっていますが、詳細は、フレミングの左手の法則を学習するときに説明します。今日は、マジシャンのように「それでは、光を曲げて御覧に入れます。えいっ！ 今度は反対方向に、えいっ！」とだけ紹介しておきましょう。
８ クルックス管（偏向電極つき）
下の写真では分かりませんが、直流電源装置を使って、プラス・マイナスの電気に対する反応を調べます。結果はとても単純です。プラス極に引き寄せられ、マイナス極に反発します。
９ 放電管
下の写真には、４本の放電管が並んでいます。それぞれ真空の度合いが違います。空気中の放電現象は、空気の割合によって大きく異なるので、詳しい説明をしなくても楽しく観察することができます。教室の天井についている蛍光灯は、これと同じ原理で、ガラス管の内側に蛍光塗料が塗ってあり、水銀（気体）が充填されています。ネオン管も同じ原理です。
| （上の２枚： １番上と３番目に電圧をかけてみました。） | ||
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