音の力で発電する実験

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簡単な回路を使って、音の力で発電する実験が可能です. 発電した電気エネルギーで物体(電流計の針)が動きます.
肺からの空気圧で発電するのではなく、本当に空間に拡散された音波で発電する実験です. ご興味をお持ちの方は空気圧で発電する実験も試してみてください.

教育機関からこのページにアクセスされる方が多いようなので、音の力で発電する実験の小学校・中学校の理科・物理の先生向けの説明のページを作成しました.


音の力で発電する実験(トランスを使った改良版の回路)のYouTube動画


回路図
スピーカーをマイクロホンの代用品に用い、スピーカーの起電力(交流電圧)をゲルマニウムダイオードで整流して直流(脈流)に変換した後、直流電流計の針を動かします. 
音の力で発電する回路
回路図PDF sound_power_generator.pdf (10KB)

4ヶもゲルマニウムダイオードを使った回路を組むのが面倒であれば、とりあえず簡略化した下記の回路で実験してみても良いでしょう.
簡略化した音の力で発電する回路
回路図PDF simple_sound_power_generator.pdf (10KB)

使用部品
スピーカー
口径8cm〜16cm程度のスピーカーを用意してください. エンクロージャー入り(箱入り)のものが望ましいのですが、無ければ裸のユニットでもかまいません.
電流計
フルスケール50μA〜100μA程度の直流電流計. 例えば秋月電子通商SD-50(通販コードM-05314)SD670(通販コードM-05315)などがあります.
より高感度のものを使えば針がもっと良く振れます. 学校の授業などで実験する場合は、物理実験に使用する高感度の検流計を使えば良いでしょう. たいていの学校の物理実験室の備品の中に検流計があるはずです. 電池で動くアンプ内蔵検流計は使わないてください.
ゲルマニウムダイオード
例えば秋月電子通商1N60(通販コードI-05507)など. まぎわらしいことに秋月電子通商では同じ1N60という名称のショットキーバリアダイオード(通販コードI-07699)も扱っているので取り違えないでください.
ゲルマニウムダイオードは熱に弱いので、ハンダ付けする時には放熱用のクリップを使うか、リードを長く伸ばしたまま使用してください.

製作例
50μAの電流計の端子金具にゲルマニウムダイオードを直接ハンダ付けしています.
右の写真程度の大きさのスピーカー(直径120mm)と組み合わせれば、確実に実験できるはずです.
音の力で発電する実験回路 音の力で発電する実験回路 音の力で発電する実験に使用したスピーカー

使い方

もっと簡単に実験する方法




改良した回路
一つ部品を追加して回路を改良すれば、近所迷惑な叫び声を出さなくても実験可能です. 下図のように橋本電気のトランス(サンスイ・ブランド)ST-32を追加してください. 適当なインピーダンス特性のもので良いのですが、ST-32が一番入手しやすいと思います.(トランジスタ式のアンプ、ラジオ等の電子工作に使う定番の部品です)
インピーダンスの整合が取れて(昇圧して)電流計の針が良く振れるようになりますが、それでも電力としてはごくわずかなものです.

もちろんスピーカー/トランス/アナログ・テスター(交流電圧レンジ)の組み合わせで実験してもかまいません.
音の力で発電する回路(改良版)
回路図PDF improbed_sound_power_generator.pdf (56KB)
橋本電気 ST-32 (サンスイ・ブランド)
 トランス ST-32(橋本電気、サンスイ・ブランド、8Ω:1200Ω CT)
 8Ω側をスピーカーに接続します
 1200Ω側のセンター・タップは使用しません
 秋月電子通商などで扱っています


トランスのセンター・タップを使ってゲルマニウム・ダイオードの数を2ヶに減らした回路にすることも可能です.
トランスとゲルマニウム・ダイオード2ヶを使った、音の力で発電する実験の回路の製作例
 トランスとゲルマニウム・ダイオード2ヶを使った、音の力で発電する実験の回路の製作例



デモ動画(wmvは解像度がflv, aviの半分です) improved_ver_demo.wmv (2Mbyte) improved_ver_demo.flv (8Mbyte) improved_ver_demo.avi (23Mbyte)

音の力で発電する実験(トランスを使った改良版の回路)のYouTube動画

改良版の回路を用いた音の力で発電する実験

改良版の回路なら近所迷惑な大絶叫をしなくても実験可能です



間違った実験方法

スピーカーで別の実験をする方法

音の力で発電するマイクロホン

音響エネルギーの大きさ


音の性質
音は空間に拡散し、回折効果により物陰にもまわりこみます. それが光と比較して桁外れに波長の長い音の基本的性質です. だからこそ人間や動物はコミュニケーションに音を使います.(光と音の波長を比較してみてください)
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