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水の電位について

水とアースの電位差を測定したいのですが、テスターの片方を水に、片方を土に埋めたら測定できたということになるのでしょうか?またアース端子がない場合、どういったものにつなげば電位が0Vになるのか教えてください。電気は苦手なのでなるべく簡単に回答お願いします。

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  • ベストアンサー
  • txrx
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回答No.3

> 実際つくってみると磁場をかけなくても電圧が測定できました。 なるほど・・・。 深読みして正解でした。(-_-; つまり高精度な微弱電圧を計ることのできるテスターを使用しているわけですね。 化学変化による起電力等・・・、通常は全く無視できる電圧ですが、それすらも影響してしまう。 これは難しい・・・。(>_<) 化学の知識と電気の知識、更には物質の知識も必要になると思います。 我々電気の人間が微弱電圧が気になるのは、2つの金属を繋げた場合に発生する起電力(熱電対)や漏れ電流等がほとんどですが、ご質問の場合、水を使用するので化学(電池等)の知識も必要になりますね。 残念ですが、私レベルでは手におえません。 この質問を締め切って、改めて詳しい状況を説明した再質問を行うことをお勧めいたします。 その際には、測定レベル(uV? nA? ・・・)等や使用している素材、水の汚染度(水道水や純粋・海水?等)も記述した方が良いと思います。 『電気は苦手』と有ったので、そこまで厳しい測定を行っているとは、考えても見ませんでした。 > 最終的にそれが無視できるように電位を下げたい もし私が同じ状況で測定を行うとすると、流れている水の汚染範囲や使用している管や金属の化学反応の最小・最大範囲を調べ、それら要因が十分無視できる程度まで磁場を強くして、測定誤差を相対的に小さくする・・・事くらいですね。つまり逆の発想です。水の電位(不純物等による起電力)を小さくするのは非常に困難と思います。 それでは、研究をがんばってください。

suguru3
質問者

お礼

おっしゃる通り、詳しい状況を説明して質問を改めた方がよさそうですね。 水の電位が十分無視できる程度の起電力を発生させるという方法は検討してみようと思います。 何度もご回答いただきありがとうございます。

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その他の回答 (2)

  • txrx
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回答No.2

> 容器に水を入れます。・・・導線Cでそことテスターのもうひとつの端子をつなぎます。 この場合の回路は、水→テスター→水となります。 そして、その回路が地面に接地(地面から浮いていない)されていると言うことになります。 このため、水そのものの起電力を測定していることになりますが、水には起電力(電気を起こす力)は有りませんので、理論上0Vしか計れません。 また、その回路は接地されているので、接地点を基準と考えれば、地面から電位0Vとなるはずです。 一般的なテスターを使用するなら計るまでもありませんね。 ------------------------- ここまでは、あくまでも理論的なお話です。普通のテスターでは0Vになります。 ここからは、実世界の微弱電圧のお話になります。 もし不要であれば読み捨ててください。 水を計る?と言う通常では考えない質問なので、かなり深読みしてます。(^^; ------------------------- なんのなめに水を測定するのか?★超重要★ ↑これにより、測定に使用するテスターの種類や使用する導線・環境等、十分に考慮する必要があります。 測定を行い場合は、精度が問題になります。一般的な電圧を測定するのか?高電圧なのか?微弱電圧なのか?が問題になってきます。 微弱電圧を測定することの出来る高精度の電圧計で測定すると何かの起電力を測定することが出来ます。 水の起電力かもしれませんし、それ以外の何かかもしれません。 実際には水ではなくテスターのプローブや導線、容器等に付着した化学物質(塩等)や、導線の材質により真水が汚染され乾電池の様な働きを行う場合があります。 また、導線やテスターを使用して回路を形成すると言う事は、コイルを作ることになります。一巻きでも立派なコイルになります。 ご存知の通り、コイルに磁石を近付けたり離したりすると、電圧が発生します。 磁石でなくても実世界にはそれに相当するものが多く存在します。テレビやラジオその他沢山。 これらのものが影響して水そのものではなくループ回路そのものに影響する場合があります。 これらは微弱すぎて一般的なテスターでは、測定すら出来ません。 高精度なテスターであれば、それらの微弱電圧でも拾ってしまい、何を測定しているのか分からない状況になる場合があります。 場合によっては、電気暗室(外部電磁波を遮断する箱)や超純水(不純物の無い水)等を利用する場合も有ります。 このために、『なんのなめに水を測定するのか?』が非常に重要です。

suguru3
質問者

お礼

水の電位を測定するということはそこまで深いものだとは考えていませんでした・・・ 「なぜ水を測定するのか」といいますと、私は現在大学の卒業研究で簡単な電磁流量計を作るということをしておりまして困ることがありました。 電磁流量計の測定原理を簡単に説明しますと、水が流れている管に流速の向きと垂直に磁場をかけてやると電磁誘導で起電力が発生します。それを測定することによって流量が求まります。 ところが、実際つくってみると磁場をかけなくても電圧が測定できました。それでこれは水が初めから持っている電位が影響しているのではないかと思い、まずは本当に水が電位を持っているのか、またアースからどのくらいなのかを測定しようと思ったのです。それで最終的にそれが無視できるように電位を下げたいと思ったのです。

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  • txrx
  • ベストアンサー率45% (83/184)
回答No.1

基本的には、ご質問の通りテスターで計れば測定できたと言う事になると思います。 電位0Vは、あなたが決めるものです。 つまり何処を基準0Vとして話を進めるのか?と言ったことになります。 従って、水を0Vと決めればそこが0Vですし、アースを0Vと決めればアースが0Vです。 そして電位を測定するには、回路でなくてはなりません。回路とは、あるところから流れ出した電流がまた元の場所へ戻ってくる経路です。 例えば、電池2個を用意して (1)電池Aの+だけにテスターを接続して計る。 (2)電池Aの+と電池Bの-間をテスターを接続し計る。 (3)更に(2)の状態から電池Aの-と電池Bの+を接続して計る。 (1)の状態を『浮いている』と表現します。電池が全く繋がっていません。 (2)の状態では、電池ABはテスターにより接続されますが、まだ回路が切れています。浮いていないが回路が切れているので、電位差は0Vです。 (3)の状態では、電池A→テスタ→電池B→電池A、初めて回路が繋がって電圧が測定できます。この場合に電池Bの-を基準と決めれば、基準からの電位差が3V(1.5+1.5)あると言えます。電池A+が基準なら-3Vになります。 水とアースを計る場合も同じです。水とアースとテスターで回路を作らなければなりません。 水がコップなどに入って絶縁(電気が通らない状態)されていれば、浮いている状態なので計れません。 テスターを水とアースに接触させても、回路が切れているので電位を測る事は出来ません。 ↑この状態で、別のルートで水とアースの間に回路が形成されれば電圧(基準からの電位差)を計る事ができます。 注意は、水は金属に比べると電気を流しません。このため正確に測定するには、高精度(入力インピーダンスの極めて高い)のテスターが必要と思います。

suguru3
質問者

お礼

丁寧な解説ありがとうございます。回路が形成されていなければ電位差が測定できないということがよく分かりました。とてもわかり易い説明でした。 以下のような回路を考えましたのでよろしければ、ちゃんと回路が形成されているか判断していただけないでしょうか? 容器に水を入れます。導線Aで水とテスターのひとつの端子をつなぎます。導線Bで水と地面をつなぎます。地面側は土に埋めます。Bの導線の途中で被服を剥がして,導線Cでそことテスターのもうひとつの端子をつなぎます。 これで回路が形成されたと思うのですが、どうでしょうか?

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