乾電池を高速回転させれば電波が発生しますか？

質問

乾電池を高速回転させれば電波が発生しますか？

回答No.11

LCR707 · ベストアンサー

乾電池を、長さ2Lの棒の両端に+Qと-Qが帯電したものと置き換えて考えます。

二つの電荷により、まず電界が生じます。
さらにこの棒を回転させると、+Qと-Qの電荷が半径Lの円を描いて運動するので、円電流が流れ、それにより磁界が発生します。
このとき発生する電波は、円偏波という少し特殊な形の電波です。工学的には、ヘリカルアンテナなどで発生させることができます。

なお、いくら回転させても乾電池自体の電流が消費されるわけではなく、ここで生じる電波のエネルギーは、電池を回転させるトルクから供給されます。

お礼

ありがとうございます。まさしく聞きたかったことです。

回答No.10

yamame17gou

何の発信回路も接続していない、ただの電池単体は一切の作用は行えません。

回答No.9

tetsumyi

理論的には発生しますが、磁界の変化が電磁波になるので回転が遅いと電波は弱くなります。
ラジオのAMでも５００ｋHz以上ですから、乾電池を１秒間に５０００００回まわすのは機械的には不可能でしょう。
現実的に最も早い回転数の機械はHDDで精密な円盤を空気浮上で１分間に１５０００回転程度が限界のようですから。

回答No.8

正親町（@Ohgimachi）

補足です

http://okwave.jp/qa/q5022403.html　の
「磁石でなくても、ループアンテナで高周波磁場を作れば、高周波磁場はループアンテナから少し離れたら電磁波になります。」
の文章を完全に誤解しています。ループアンテナで高周波磁場を発生させるとは、ループアンテナに高周波電流を流すということです。すなわち、電磁誘導よってのみ電磁波は発生するのです
「電界と磁界がお互いの電磁誘導によって交互に相手を発生させあうことで、空間そのものが振動する状態が生まれて、この電磁場の周期的な変動が周囲の空間に横波となって伝播していく、エネルギーの放射現象の一種である」 WikiPedia 「電磁波」より引用

電界や磁界を変化させただけでは、空間（絶縁体）に電流が流れないため電磁誘導は起こりませんから電磁波は発生しないのです。当然回転する磁石にコイルを近づければ電磁誘導によってコイルに電流が流れるため電磁波を発生させることが可能です。

>高電圧送電線からの電磁波による健康被害というのも社会問題になっていますよね。
送電線に大電流がながれているから、電磁波が発生しているのです。

解りやすい説明をネットで見つけたので参考URLにあげておきます。

参考URL：

http://iu.ktokai-u.ac.jp/ideguchi/emissionexp.pdf

回答No.7

正親町（@Ohgimachi）

>乾電池を高速回転させれば電波が発生しますか？

発生しません！

電波（電磁波）は電波の進行方向に横波として電界と磁界が直交して交互に変化しながら伝搬するのです。

乾電池を回転しても、交流電流が流れませんから磁界は発生しません。従って電波は発生しないのです。マックスウェル・アンペールの法則を思い出しましょう。
対地容量がどうとかという意見もありますが、正極、負極に対地容量があり回転させてもその容量の和は常に一定になります。つまり電池に両端に抵抗と直列にコンデンサを取り付けた状態と同じことであり、コンデンサに直流は流れないので駄目です。

また同様に磁石を回転させても、近くに導体がなければ電流が流れませんから電界は変化せず、やはり電波は発生しません。

別の観点からみれば、家庭のコンセントを想像してみればよいと思います。コンセントには５０/６０Hzの交流電圧がかかっていますから、コンセント間の電界も同様に変化しています。もし電界を変化させると電波が発生するならば、家庭のコンセント全てから５０/６０Hzの電波が発生していることになります。電流が流れていないのにその電波のエネルギーはどこから供給されるのか？という視点で考えてみると解りやすいと思います。

お礼

＞電波のエネルギーはどこから供給されるのか？という視点で考えてみると解りやすいと思います。
送電線ですからそこを流れている電気を消費しているのではないですか？もっとも熱による送電ロスの方が遙かに大きいでしょうけど。
ありがとうございます。

補足

ちょっと待って下さい。
＞乾電池を回転しても、交流電流が流れませんから電界は変化せず、やはり電波は発生しません。
電流は流れませんが電界は変化するのでは。
静止した乾電池のプラスとマイナスの間には常に電気力線があり電界が存在すると思うのですが。そして回転させれば電界は変化しますよね。

＞また同様に磁石を回転させても、近くに導体がなければ電流が流れませんから電界は変化せず、やはり電波は発生しません。
空間では導体がなくても電界が変化しているから電波は伝わるのですよね。電波の発生源は磁界の変化からと電界の変化からとどちらでもＯＫですよね。
これも参考に
http://oshiete.goo.ne.jp/qa/5022403.html

家庭用コンセントは大丈夫だとおもいますが
高電圧送電線からの電磁波による健康被害というのも社会問題になっていますよね。

回答No.6

tance

乾電池を振り回して発生する電波を観測できるかどうかは別として
定性的には、電界が変化すると、それは電流に他なりません。

全くの何もない空間にただ電池だけが回転している状態だと、
電界が変化したことにならないかもしれませんが、そこに地面
（GND）があれば対地静電容量があり、その0.000□pFに3Hzの
電流が流れます。電流が流れれば磁界が生じ、電磁界が発生します。

AM放送の送信アンテナを見ると不思議な感覚に襲われます。
同軸ケーブルが長い線（アンテナ）につながっているだけで、
たかだか数100kHzの信号が100kWの電力を空中に放散するのです。
信号の電圧は確かにkVのオーダーですが、「オープン」の線に
100A近い電流が流れます。（本当はオープンではないが）
アンテナはGNDとの距離が100mもあるのに大電流が流れるのです。
解ってはいても、アンテナを見るとどうしても不思議な感覚になります。

3Hzでは600kHzの20万分の１ではありますが、原理は同じです。
電池によるELFはほとんど０Wですが、０Wではありません。

補足

ちょっと中身が難しいですけど電波は発生するということで理解しました。

回答No.5

noname#160321

色々なお答えが出て来て面白いですが、電池の電荷は＃４のお答えのように「化学反応が起きて」はじめて意味があります。
もちろんごく微量の電荷は両極に乗っていますが、観測するのは極端に困難で、電波暗室内で超高性能のアンテナを外部まで引き出し、電池の回転も水流ポンプを使うなど極度に注意が必要で、実際上普通の予算(上限十億)では無理そうです。
スーパーカミオカンデ並みのお金が有れば出来るでしょう。

お礼

＞電池の回転も水流ポンプを使うなど
すみません。ちょっと良くわかりませんでした。でも
化学反応は別にして単三電池の形をした理想的な直流電源なるものがあったとしてそれを回転させれば電波は発生するということですね。
回答ありがとうございました。

回答No.4

tpg0

乾電池の原理は電極と電解液の化学反応により起電しますが、電極に電気的負荷を掛けなければ、化学反応を起こさないので磁力の発生はありません。
電波とは「電磁波」の事ですから、磁力の変化が起これば電波になります。
家庭用電源の交流50(60)Hzも電波ですが、僅か3,000(3,600)rpm程度の磁石の回転数です。
乾電池をプロペラのように回すだけでは、磁力が発生する根拠が全く無いので電波は発生しません。
空想ではなく、実際に実験すれば納得出来ると思います。

補足

電磁波ですから、棒磁石を回転させれば磁界が変化するので電波が発生するのはわかります。同様に電界を機械的に変化させても電波が発生するのではないかと思い質問しました。
でも乾電池内でイオンの移動がない限り極に電圧が発生しない為電波は発生しないということでしょうか。
もしコンデンサか何かで常に両端に電圧がかかっているものを回転させると電波は発生するということですよね。

回答No.3

tance

面白い発想ですね。乾電池を回転させれば、時間的に変化する電界が
生じるので、電波になると思います。（能率の善し悪しは問わないとして）

電波と言っても非常に低い周波数も電波で、ELFという電波は3Hz～30Hzです。
これなら電池を振り回せば電波になることになります。

以上は理屈上の話です。実際はこれを電波として受信するのは事実上
不可能だと思います。全長２万kmくらいのアンテナをつければ能率良く
電波を出せるでしょう。

塩水の中深くの潜水艦との通信はこのELFが使われています。１時間で
10文字くらいしか送れません。アメリカのロッキー山脈を貫通する
数100kmに及ぶアンテナが作られているという話も聞きますが、都市伝説
かもしれません。

お礼

＞乾電池を回転させれば、時間的に変化する電界が生じるので電波になると思います。

超長波なら発生可能なんですね。ただ慣性が働いているから変調までは難しいでしょうね。ありがとうございます。

回答No.2

MOMON12345

実際には不可能ですが、1秒間に10億回転させるような方法が採れれば電波が出るかも知れませんね。
乾電池には物理的な大きさがあり、端子は電荷を持っていますので電界の変化くらい起きそうです。
ただし通常の乾電池はマイナス極が金属のケースになっていて、いわばシールド状態です。
＋極のわずかな部分から電波を出すためには、さらに高い回転数が必要になるかも知れません。

ちなみに、あんなに大きなものを毎秒10億回転させることは物理的に不可能です。
おそらく毎秒1万回転でも遠心力で木っ端みじんでしょう。

お礼

理論的にはやはり電波が出るんですね。ありがとうございました。
確かに電波が出る前に電池の形がなくなってしまいますね。

回答No.1

tpg0

乾電池は直流です。
そして、電極に負荷を接続しなければ電流は流れませんから、乾電池単体を回転させても何の反応もしません。
乾電池を回転させなくても、プラスとマイナスをショートさせると瞬間的にノイズ電波は出ます。
AMラジオの近くで、乾電池をショートさせると「バリ・バリ」と雑音が入りますから、不規則なノイズ電波は出す事が出来ます。

補足

単三電池をプロペラの様に回転させれば電波が発生するはずだと思い質問しました。
＃２の方からお答えを頂きましたが、実際に毎秒数万回も回すのは無理ですね。