鉱石ラジオの回路とそのはたらき[コンデンサーについて前編]

鉱石ラジオの構造は基本的に4つの部分に分けることができます。

1,空中線回路…アンテナとアースのことで、電波をキャッチして電流に変えるはたらきをします。(電波を電流に変える)

水の通る管のようなものでどちらが詰まっても流れない。

2,同調回路…たくさんある放送局から聞きたいと思う局の電流をよりわけます。(必要な電流を選ぶ)

低い周波数の電流はコイルから流れてしまい、高い高周波の電流はコンデンサーから流れ落ちる。

3,検波回路…声や音楽の信号を電波の中からよりわけます。(流れの中から音声の成分をよりわける)

流れの中から音声の成分をより分ける。

4,受話回路…声や音楽の信号をイヤフォンなどで耳に聞こえるようにします。

音声成分の流れを音に変える

 

銀河通信社製の鉱石ラジオキットの中でも、「銀河2型」が一番構造が見えているタイプなので、簡単に回路部分を記してみました。(この画像とコメントは「ぼくらの鉱石ラジオ」からの引用ではありません。)

自分なりに鉱石ラジオの製作を進めていこうとすると、鉱石ラジオがどのような構造で、どのようにして作動しているのか、少しでも理解している方が楽しく工作を深めていけると思います。たとえばちょっと変わったラジオを作ってみようと思ったとき、製作上具体的にどのようにして作ったらいいかをイメージしてみる上でも、原理を知っていると役に立ちます。各回路についてもっと後でお話しするとして、電気のふるまいを理解するためにまず簡単な電気の歴史とともにコンデンサーとコイルについて説明したいと思います。

[コンデンサーについて前編]

コンデンサーができるまで

コンデンサーは日本語では蓄電器といいますが、この言葉はすでに電気の世界でももうあまり使用されてはいないようです。コンデンサーcondenserとは通常、製品として作られたものを指しますが、英語でキャパシターcapacitorと言うこともあります。回路図などではCという記号で表わします。コンデンサーの構造やはたらきについては後で詳しく説明するとして、このコンデンサーはどのようにして考え出されたのでしょう。

歴史の本などによれば、古くギリシア時代から、装飾品として愛用される琥珀(樹脂などが化石化したもの)を布でこすると、小さな羽や麦わらなど小さくて軽いものを引きつけることが知られていました。琥珀=エレクトロンerektronはアラビア語で「引っぱるもの」の意で、それはまたペルシア語の「わらを盗む人」などを意味するエレクトラムelectrumに由来するとされています。この謎めいた表現は、ターレスTHALES(BC 640-546)をはじめ当時の哲学者たちの興味を引くものでした。これが歴史にのこる人間が初めにめぐりあった電気現象で、静電気と言われるものです。

下敷きで頭をこすると髪の毛が下敷きに吸いよせられたり、冬など乾燥している日にセーターを脱ぐとパチパチしたりするのもこの静電気です。やがで電磁気学を基礎付けたと言われる物理学者ギルバートWilliam GILBERT(1544-1603)が帯電するものすべてをelectrica(琥珀のようなもの)と名づけ、それがやがで電気electricityの語源となったことはよく知られています。

1660年にドイツのゲーリッケOtto von GUERICKE(1602-1686)によって摩擦起電気が発明されました。やがでこの静電気をなにかの方法で「ため込む」ことができないかと、人々は考えはじめました。1737年にデサグリエJean DESAGLIERS(1683-1744)がガラス管と真鍮によって作られたものに電気を帯電させ、 1795年にクライストEdward KLEIST(?-1748)という人が手にもった薬ビンの中の帯電したくぎにもう一方の手でふれた時につよいショックを感じたと報告しています。

これとは別に、1746年オランダのミュッセンブルークPieter van MUSSENBROECK(1692-1761)がビンの中の帯電した金属をもう一方の手で引き出そうとしたときに彼の助手とともにやはり強いショックを感じたのです。ミュッセンブルークはこのことから、電気をためることができるビンを発明しました。このビンは彼が教授をしていたライデン大学から名前を取って、「ライデン瓶」と呼ばれました。

ライデン瓶とその構造

これはガラスでできた広ロビンの内側と外側に錫の箔を貼り、それぞれから線を引き出し、帯電させたガラスや摩擦起電器から静電気を移し蓄電することができるものでした。これが蓄電器の最初です。

アメリカがまだ英国の植民地だった1752年に、あの有名なフランクリンBenjaminFRANKLIN(1706-1790)の凧上げの実験が行われました。これは雷が摩擦電気の放電現象と同じ自然界の放電現象だと考え、それを確認するためのものでした。それにより彼は翌年、避雷針を発明して落雷の多かった地方の人々を恐怖から少し遠ざけました。この実験に使われたのもライデン瓶でした。しかし、フランクリンの稲妻実験は非常に危険なもので、これにならった何人かの科学者は、この超高電圧の雷によって命を失うはめになりました。たとえばロシアのサンクトペテルスブルクのリヒマンGeorg Willhelm RICHMAN(1711-1753)は、嵐の中で電線を棒の先につけ高く掲げていたとき稲妻に打たれて亡くなりました。

またフランクリンはライデン瓶の内外2つの箔が正反対に帯電していて、放電とは正負の電気が相殺することであると考えました。

このフランクリンの正負電気論は蓄電器による放電実験を広める力となりました。しかしコンデンサーに当たる機器の名称は当時まだなく、電池で有名なヴォルタAllesandro VOLTA(1745-1827)が1782年に平行平板蓄電器を考案し、それをコンデンサーcondenserと名づけたのです。それがぼくたちが使っているコンデンサーの名の出来です。

やがてファラデーMichael FARADAY(1791-1867)が現われ、電気磁気学にとって重要な研究を多数試みました。なかでもコンデンサーとかかわりの深い誘電率や静電誘導をくわしく研究したので、コンデンサーの静電容量を表す単位にファラッドFARADとして名を残しています。ファラデーはこの他にも電磁誘導や発電現象などのたくさんの発見をしていて、日本ではクリスマスの講義をまとめた「ロウソクの科学」という本で広く知られています。

アベ ノレの実験

コラム[不思議な見世物]

当時、このライデン瓶という発明は異常なほどの興味とともに全ヨーロッパに迎えられ、不思議な見せ物として興業的価値も生じました。

たとえばアベ・ノレAbbe Jean-Antoine NOLLET (1700-1770)は、 フランス国王に供覧するためにチェイルリー公園に衛兵180人を連れていき、手をつなぎ合った兵士たちをライデン瓶によって同時に感電させたり、修道僧たちを3キロメートルにわたり 1列に並ばせて一人一人を短い針金で結び、同時に衝撃を与えました。

また、女性を起電機につないで感電させ、男性がキスをすると電気ショックを受けるものや、絶縁されたかどに人を入れて帯電させ、その人が手を近づけると紙きれや綿くずがぴょんぴょんくっついたり、さながら今の超能力手品のようなしかけで人々を驚かせたり喜ばせたりしたのです。

彼は頭がよく演出が巧みで魅力的でしたが、それはすぐれた科学者として静電気の働きをよく理解していたことをあらわしています。一般的には火をつかった手品などに使われて、ラベンダーの香水やエーテルの蒸気にライデン瓶の放電により瞬間的に点火させたりするものが多かったようです。

*この記事は、小林健二著「ぼくらの鉱石ラジオ(筑摩書房)」より抜粋編集しております。

KENJI KOBAYASHI

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