過剰に電圧を加えてモータを光らせる
※本投稿で行われたような、モータなどのデバイスに対し規格の値以上の電圧をかける
行為は本当に危険なので、良い子のみんなはマネしないでね。
過電圧を加えてモータを光らせる
これは、静大情報LT大会（メディア・文化）Advent Calendar2018 16日目の記事です。
こんにちは。こばといいます。よろしくお願いします。
みなさんはモータを使って何か電気回路を組んだ経験はあるでしょうか。
そうでなくとも、例えば車などの仕組みなどを考えたり調べたりしたことはあるはずです。その時こんなことを考えたことはありませんか？
「モータに規格以上の電圧かけたらどうなるんだろう」
もし無いならここで一度考えてみましょう。
まあ、壊れる、寿命が短くなる辺りの2つを思いつくかと思います。
どちらも正解です。
が、それは結果の話で中途の話ではありません。
じゃあ、程よく電圧をかけ過ぎているとき、どうなるのか。
それを本記事で書きたいと思います。
まず、今回使用した道具は以下の通り。
- モータ（下で規格を示す）
- 単3電池10本
- 電池ボックス
- 銅線
- ハンダ
- はんだごて
- 釘
- ダンボ－ル
モータの規格
型番：RE-280型 HK-M280H
適正電圧：DC3.0V
ざっくり書くとこんな感じです。段ボールと釘はスイッチ的な物を作るのに使用しました。
次に、これらで以下のような回路を組みました。
画像にはありませんが、モータを固定するために余った段ボールで固定用の台も作りました。画像からも分かる通り、ちゃんと単三電池×10本使用しています。
これを通電させるわけです。ちなみに、8本くらいでも通電させるとスイッチ的な個所で火花が散ります。危険ですね。
次に、実際に通電させた際の動画を用意しました。
見づらくて申し訳ないです。動画上げたの人生初なので許してください。
そしてあんなふうに光ります。
しかしながら、なぜ光るのでしょうか？
他のモータも使って調べてみました。以下にモータの内部の画像を示します。
一応モータの仕組みをざっくりと説明すると、
電流を通すことで、電磁石が生成され、磁石の磁極と相反しあって回転するといった感じです。フレミングの左手の法則とか使うやつですね。
モータに対して過電圧をかけたとき、コイルがまかれているほうではなく、ふたについている赤銅色のあたりで発光しているようです。そして光る理由ですが、ある程度高い電圧の状態で回路をつなぐと、つないだ瞬間に火花が散ります。これがモータ内で連続して起こるために外側から見ると、モータ内部が光って見えるのだと考えられます。
最後に、こういったことをすることが危険である理由も関係しているちょっとした豆知識的な注意喚起を書いておこうと思います。
みなさん、感電した経験はありますか？
私は、気になったの自分で感電するような回路を組んで実験したことがあります。流してみると徐々に痛くなり、裂傷が生じました。
ここで、感電で問題になるのは電圧ではなく電流です。電流の大きさや通電時間などによって様々な症状は発生します。例えば5mAで痛みを、20mAでは痙攣、100mAでは死に至る可能性が高いです。そして、感電する原因ですが大きく分けて3つのパターンがあります。パターンは以下の通り。
- 電圧が加わっている2線に触れて、短絡電流が流れる
- 電圧が加わっている線に触れて、電流が人体をとおり地面（アース）に流れる
- 漏電している部分に触れて、電流が人体をとおりアースに流れる
また、人体の皮膚の抵抗は約2500Ωです。100Vもあれば20mAぐらいの電流が流れます（このほかに血液や内臓の抵抗、その他条件を考慮した結果）。日本では過去に35Vでは死亡した例もあるとか。
なので電圧や電流の取り扱いには十分気を付けるようにしましょう。
拙い記事で申し訳ないですがここまで読んでいただきありがとうございました。
p.s.
使用したモータのその他性能については、
RE-280RA-2865｜マブチモーター株式会社 製品検索
を参照のこと。
あと、モータの回転速度についてですが、単純に計算した結果
49500 r/min になりました。
参考文献
