クエリ: 電気が商業目的で初めて使われたのはいつですか?
文章: 電気 電気はエネルギーの形態としては極めて柔軟であり、その用途は極めて幅広い。1870年代に実用的な電球が発明され、照明が電力の用途として最初に一般に普及した。照明に電気を使うことは新たな危険性を伴っていたが、同時にガス灯などの火をそのまま使う従来の技法に付きまとっていた火災の危険性を大きく低減させることになった。電力網は電気照明のためにまず大都市圏から急激に整備され始めた。 電球が利用しているジュール熱現象は、より直接的に電気ストーブでも利用されている。電気エネルギーをジュール熱に変換して利用することは制御が容易で便利だが、元々の発電で熱エネルギーを電気エネルギーに変換していることを考えると大きな無駄ともいえる。デンマークなどの多くの国々で、新たに建設する建物で電気を熱源として利用することを制限または禁止する法律が成立している。しかしながら電気は冷却や空調のエネルギー源としてよく使われていて、その分野の需要増が電力需要全体を押し上げている。 電気は電気通信にも使われている。中でも電信は1837年、チャールズ・ホイートストンとウィリアム・フォザギル・クック(英語版)が最初に商業化した。1860年代には大陸間の電信網、さらには大西洋横断電信ケーブルができ、電気によって数分で世界中に通信可能となった。光ファイバー技術も通信の一部を担うようになったが、やはり通信の大部分は電気が担っている。
文章: 電線 そして1913年までに国際電気標準会議(IEC)がIACS(International Annealed Copper Standard 国際焼きなまし銅標準)を確立し、これが100 %の電気伝導率(導電率)の基準となった。 日本における最初の電線製造についてははっきりしない。年代が確認できる電線製造としては1832年(天保3年)に大坂において平川製線(現在は理研電線株式会社)の先祖にあたる人物が銅線をつくっていたことは確認できる。あとは1854年(安政元年)に京都で津田電線の津田幸兵衛が銅線を水車を用いて引き始めたことも確認できる。明治元年前後に作られた国産電信機には細い絹巻線が使われた。 1873年(明治6年)には明治政府主導で工部大学校(現在の東大工学部の前身)が東京に開校し6学科が設置され、そのひとつに電信学科(電気学科)もあり、イギリス人教師(主にウィリアム・エドワード・エアトン)から電気や電線についても講義が行われた。同校の電気工学科第2期生の岩田武夫は工部大学校の学生時代から青函海峡(青森-函館間)のケーブル工事にたずさわった。電気工学科第3期生の中野初子(なかの・はつね) は卒業後、帝国大学の助教のちに教授となり高圧送電を成し遂げた。同学科第3期生の藤岡市助は在学中の1878年に日本初のアーク灯点灯実験に参加し後に「日本の電気、電灯の父」と言われるようになった。同じく第3期生の浅野応輔は卒業直後に工部大学校の教授となり、後にいくつか勤務先を経て1899年(明治32年)には東京帝国大学工科大学(現:東京大学工学部)の教授となり、海底ケーブル敷設工事や銅線の絶縁体等の研究に実績を上げた。 文章: 放電灯 炭素棒はアークを発生させると炭素蒸気を出しながら消耗していくため、始動後は電極の消耗に応じて電極間の距離を一定に調整する装置を要する。炭素棒を並行に並べることで、距離調整を不要とした電気ろうそく(エレクトリック・キャンドル)と呼ばれる形式も存在する(後述)。 炭素アーク灯は、1808年にイギリスの化学者ハンフリー・デービー (Humphrey Davy) が実験を行ったもので世界最初の電灯となったものである。デービーは1815年にはボルタ電池2000個を電源とするアーク灯の実験を行い強い光を出すことに成功した。しかし、長時間電力供給可能な電源や電極間隔の改善などの問題がありすぐには実用できなかった。アーク灯が最初に実用化されたのは1862年のことでイギリスのダンジネス灯台とされている。 19世紀後半、街路灯に用いる電気照明としてアーク灯はもてはやされていた。1878年のパリ万国博覧会ではパーヴェル・ヤブロチコフの電気ろうそくが注目を浴びた。しかし、アーク灯は花火のような灯りでバチバチという音も伴うもので屋内の照明にはまぶしすぎるものだった。 文章: 交流電化 20世紀初頭になると、商用周波数はドイツで50 Hz、アメリカで60 Hzに統一しようとする動きが出てくる。この周波数のまま電源に用いる方式も考えられた。車内で直流電気を発電して直流電動機を駆動する方式などが考え出されたが、機器類が大きくなり車両重量が増大するなどのデメリットが大きい。交流電化黎明期の1904年にスイスで実用化したものの1年限りで終わり上記の低周波交流電化に切り替えられ、普及しなかった。 本格的なものは、1920年代のハンガリーにはじまる。同国のカンド技師が開発した、15000 V 50 Hzを用いる方式を1923年から試験し、1933年には実用化した。機関車に単相から三相に変換する回転機と、連続で周波数変換を行なう回転機を搭載し、三相交流誘導電動機を駆動するものである。重量などの問題が大きかったが、1948年頃には、極数切替による段階的な周波数変換をし、二次抵抗制御を行なう方式が開発され、軽量化が進められた。 ドイツでも、1936年からドイツ南部のヘレンタール線で、この方式(20000 V, 50 Hz)が試行された。車両の方式は 文章: 電気 人間の身体に電圧がかかると細胞に電流が流れ、比例関係にあるわけではないが、電圧が高いほど流れる電流も大きくなる。知覚されるしきい値は供給周波数や電流の流れる経路によって異なるが、知覚されやすい周波数でだいたい0.1mAから1mAである。ただし、条件によっては1μAであっても電気振動を知覚する場合がある。電流が十分強ければ筋肉が収縮し、心臓の筋肉が細動し、熱傷を生じる。電気伝導体が帯電しているかどうかは一見しただけではわからないため、電気は一般に危険なものとされている。感電による苦痛は強烈な場合もあるため、電気は拷問の手法にも採用されてきた。感電によって死に至ることもある。死刑の手段として感電を使う電気椅子もあるが、最近ではそういった死刑手段は使われなくなる傾向にある。逆に人工的な電気エネルギーで生体電気現象の復帰を促す治療方法として電気的除細動がある。 電気は人類の発明品ではなく、自然界にも様々な形で見られ、その代表例が放電現象の雷である。放電現象には他にセントエルモの火もある。触覚や摩擦による静電気や化学結合といった巨視的レベルでよく見られる相互作用は、原子スケールでの電場間の相互作用に起因している。地磁気は地球の核を流れる電流で生まれた天然のダイナモによって生じていると考えられている(ダイナモ理論)。石英や砂糖のような結晶は、圧力を加えられると電位差を生じる。これを圧電効果と呼び、1880年にピエール・キュリーとジャック・キュリーが発見した。この効果は可逆的で、圧電性のある物質に電圧を印加すると、その形状が微妙に変化する。 サメ(とくにシュモクザメ)などの生物は電場の変化を知覚し反応する。これを電気受容感覚と呼ぶ。捕食や防御のために自ら電気を発生させる生物もあり、それを生物発電と呼ぶ。例えばデンキウナギ目のデンキウナギは筋肉細胞が変化した「発電板」を持ち、高電圧を発生することで獲物を探し麻痺させる。全ての動物は細胞膜に沿って活動電位と呼ばれる電圧パルスを発生させて情報を伝え、神経細胞による神経系によって筋肉まで情報伝達する。感電はこのシステムを刺激し、筋肉を収縮させる。活動電位は特定の植物や動物においてその活動を調整する役目を果たしている。心電図や筋電図はそういった神経系の電位差を測定して図示するもので、脳波は脳内の電気活動を間接的に測定して図示するものである。 文章: 電気時計 従来の時計機構を動かすために何らかの形で電気を使用する時計が電気機械式時計(Electromechanical clock)である。交流または直流の電気を使ってゼンマイを巻き上げたり、機械式時計の重りを持ち上げたりする。電気機械式時計では電気は時計の機能自体には作用せず、ゼンマイなどの動力源を維持するために使われている。 19世紀末になり乾電池が利用できるようになると時計に電気を使うことが実用的になった。電気を使うことで、時計やモーターのデザインに多くのバリエーションが生まれた。電気機械式時計は個々の時計としても作られたが、最も一般的なのは、時刻を同期させる設備の一体部品として使われたことである。電信のシステムを応用して遠隔地にあるスレーブクロックにマスタークロックから電線を通じで接続するようになった。目的はそれぞれの時計が正確に同じ時刻を表示する時計システムを作ることだった。マスターとスレーブは電気機械式時計である。マスタークロックは従来の自動巻き時計機構を持ち、電気的に巻き戻される。スレーブの時計機構は、ラチェットホイールとタイムトレインだけで構成されているため、従来の時計機構ではない。スレーブ・クロックは、マスター・クロックからの電気的インパルスに依存して、時計の針を機械的に1単位時間動かす。時刻同期システムは、1つのマスタークロックと任意の数のスレーブクロックで構成される。スレーブクロックはマスタークロックに電線で接続されている。このようなシステムは、教育機関、企業、工場、交通網、銀行、オフィス、政府施設など、複数のクロックを使用する場所で見られる。このタイプのシステムの顕著な例は、電気機械式重力リモントワールの一例であるショート・シンクロノーム・クロックである。これらの自動巻き時計システムは通常、直流低電圧であった。これらは1950年代まで設置され、その頃には同期モーターを使った時計システムが選ばれるようになっていた。 文章: 電動機 1740年代、スコットランドの修道士アンドリュー・ゴードンとアメリカの実験家ベンジャミン・フランクリンが製作した単純な静電デバイスが最初の電気モーターであった。 現代の電磁モーターの前には、静電気の力で作動するモーター(静電モーター)の実験が行われていた。 1771年、ヘンリー・キャベンディッシュがその理論的原理を発見するも発表されず、1785年、クーロンが独自に発見し発表したため、クーロンの法則と呼ばれる。 実用に足るような大きさの力を発生させるためには高電圧が必要となるため、静電モーターは実用化されなかった。 1799年、アレッサンドロ・ボルタが化学電池を発明すると、持続的な電流を作り出すことが可能になった。 文章: 日本原子力発電 日本原子力発電株式会社は、茨城県那珂郡東海村と福井県敦賀市に原子力発電所を持つ卸電気事業者。設立は1957年で、東海村にある東海発電所は日本最初の商業用原子炉である。略称として原電(げんでん)または日本原電(にほんげんでん)が使われる。 日本に商用原子力発電を導入するために、電気事業連合会加盟の電力会社9社と電源開発の出資によって設立された。 文章: 電気蚊取 電気蚊取(でんきかとり)は、蚊を駆除する目的で、有効成分であるピレスロイド系成分を電気の熱で揮発させる装置である。従来、蚊を駆除するためには蚊取線香が広く使われていたが、電気蚊取は有効成分はほぼ同種であるものの持続時間が長く、かつ煙も発生しないという優れた特徴を持つため、1970年代以降に広く普及した。方式は大きく分けて、マット方式と液体方式が存在する。また、マット方式と液体方式の利点をとったカートリッジ式も存在する。 文章: 高周波 美容・医療分野では超音波、もしくはラジオ波(高周波を意味する英語: Radio Frequencyの直訳から 無線工学では無線周波数)と呼ばれる。 誘電加熱によって体温を上昇させる目的で使われている。美容業界では、体温上昇による基礎代謝の向上に伴う痩身効果を期待して使われる。医療分野では、筋肉・内臓などを局所的に温める温熱療法(ラジオ波焼灼術)や、電気メスで使用されている。一般的な機器では1MHz以下、もしくは3MHzが使われる。また電気メスでは300kHz~5MHzが使われる。 この周波数帯はAMラジオ放送や船舶・航空通信等で使用されているため、出力50W以上の機器を設置・変更・廃止する際は、所轄の総合通信局に高周波利用設備の設置許可を申請する必要がある。 文章: 電気時計 電気時計(でんきどけい、Electric clock)とは1980年代にクォーツ時計が登場する以前に使われていた概念で、機械式時計がゼンマイで動くのに対して電気で動く時計のことである。最初の電気時計は1840年代に実験的に作られ1890年代に商用原電がが利用できるようになると一般化した。1930年代には機械式時計に代わって同期式電気時計が最も広く使われるようになった。 文章: セバスチャン・フェランティ フェランティは、子供の頃から電気工学の才能を示した。最初の発明は13歳の時で、街灯用のアーク灯であった。伝えられるところによれば、ウィリアム・トムソン(ケルビン卿)の助力のもと、ジグザグになった電機子を備えた発電機を16歳前後で開発し、後にフェランティ発電機として特許を取得した。ロンドンのチャールトン (Charlton) でシーメンス兄弟のために働き、1882年に様々な電気器具を設計する工場を設立し、フェランティ・トンプソン・アンド・インス (Ferranti, Thompson and Ince) という会社にした(後のフェランティ)。 1880年代末、電流戦争として知られる業界内での電力伝送に関する議論が巻き起こった。トーマス・エジソンは、主に直流技術に関する鍵となる特許を多く持ち、直流を送電する発電所を設置していたことから、直流に基づくシステムを支持していた。彼のライバルであるニコラ・テスラは、ウェスティングハウス・エレクトリックに後援される交流システムを支持していた。 フェランティは早期に交流支持につき、イギリスでは数少ない交流システムの専門家の1人となった。1887年、ロンドン電力供給会社 (LESCo: London Electric Supply Corporation) はデプトフォード (Deptford) の発電所の設計のためにフェランティを雇った。彼は発電所の建物と発電システム・配電システムを設計した。1891年に完成した時点で、それは初めての近代的な発電所であり、高圧の交流を供給して、消費者の近くで降圧されて使うようになっていた。この基本的なシステムは現代でも全世界で使われ続けている。彼の会社は、後にイギリスを代表する送電システムやコンピュータの製造会社であるフェランティとなった。 文章: 電動機 1832年、イギリスの科学者ウィリアム・スタージャンが、機械の動力源として使える世界初の整流子式直流電動機を発明した。 1837年、アメリカでトーマス・ダヴェンポートとその妻エミリーと共に商用利用可能なレベルの整流子式直流電動機を開発し、特許を取得した。 この電動機は毎分最大600回転で、印刷機などの機械を駆動した。当時電源としては電池しかなく、その電極用の亜鉛は非常に高価だった。そのためダヴェンポート夫妻は商業的には失敗し破産した。他にも直流電動機を開発した発明家が何人かいたが、いずれも電源コストの問題に直面した。当時、電力網はまだ存在しなかった。したがって、電源コストに見合うだけの電動機の市場は存在しなかった。 1834年、ロシアのモーリッツ・フォン・ヤコビが、比較的弱い回転・往復運動の装置を使って、初の本格的な回転式電気モーターを作った。このモーターは驚くべき機械的出力を持っていた。 このモーターは世界記録を樹立したが、さらに自身で1838年にその記録を更新した。後者を使って14人乗りのボートで広い川を渡ることができた。 1839年から40年にかけて、他の開発者も同様以上の性能のモーターを作ることに成功した。 文章: 電気工学 同じころ、電気工学は劇的な発展を遂げる。1882年、トーマス・エジソンはマンハッタンの59の顧客に直流110ボルトの電力を供給する世界初の電力供給網を完成させた。1884年、チャールズ・アルジャーノン・パーソンズが蒸気タービンを発明し、これが今日では電力の80%を生み出している。1887年、ニコラ・テスラは、エジソンの直流方式と競合する交流による電力供給方式について複数の特許を取得している。その後、直流と交流のどちらが送電方式としてふさわしいかについて、エジソンとテスラの間で電流戦争と呼ばれる激しい対立が生じた。この対立は結局、送電効率と送電距離の長さという面で優れていた交流の勝利に終わった。 この2人は、他にも様々な業績を残している。テスラは誘導電動機や多相交流について業績を残し、後の研究に影響を与えた。エジソンは電信で業績を残し、特に株価を電信で知らせ、それを紙テープに記録に残す装置 stock ticker を製品化し、その収益でゼネラル・エレクトリック社が生まれた。しかし、19世紀末には電気工学にさらなる進展をもたらす重要な人々が登場しつつあった。 ラジオの開発においては、多数の科学者や発明家が無線技術や電子工学に貢献している。1881年、ハインリヒ・ヘルツは電磁波の発生と検出を行う電気装置を製作して極超短波の実験を行った。1895年、ニコラ・テスラはニューヨーク市内の自身の実験室から発信した電波をウェストポイントで受信する実験に成功した(距離は80.4km)。1897年、フェルディナント・ブラウンはオシロスコープの一部としてブラウン管を発明し、これが後のテレビを生むことになる。ジョン・フレミングは1904年、最初の真空管(二極管)を発明した。2年後、ロベルト・フォン・リーベン(英語版)とリー・ド・フォレストがそれぞれ独自に増幅効果のある三極管を発明した。 文章: 電気時計 電気時計とは1980年代にクォーツ時計が登場する以前に使われていた概念で、機械式時計がゼンマイで動くのに対して電気で動く時計のことである。最初の電気時計は1840年代に実験的に作られ1890年代に商用原電がが利用できるようになると一般化した。1930年代には機械式時計に代わって同期式電気時計が最も広く使われるようになった。 文章: 東京電燈 1882年3月18日、渋沢栄一・大倉喜八郎らは、東京電燈会社設立を出願。7月、横山孫一郎・大倉喜八郎ら計画中の電燈会社と合同し、大倉組内に東京電燈会社設立事務所を設置。12月14日、創立をふたたび出願。1883年(明治16年)2月15日、矢島作郎、藤岡市助、大倉喜八郎、原六郎、三野村利助、柏村信(第十五国立銀行支配人・日本鉄道会社理事)、蜂須賀茂韶など数名からなる発起人が国から会社の設立許可を受ける。富国強兵に電力は今後欠かせないという判断の元、資本金20万円で前年に出した企業創立の請願書が認められたものだった。 1886年(明治19年)7月5日に企業活動を開始し(資本金20万円)、1887年(明治20年)11月には東京の日本橋茅場町 から電気の送電を開始する。この年の末には、火力発電所を東京5箇所に設置する工事を始め、直流送電を行った。11月29日、第二電燈局は市内配電を開始した(最初の公衆用配電。直流200V。火力発電)。しかし、旺盛な電力需要の高まりに交流送電への転換を余儀なくされ、1893年(明治26年)には200kWの国産大出力交流発電機を備えた浅草火力発電所の建設を開始。3年後に完成させた。 この時、浅草発電所において東京電燈はドイツのAEG製交流発電機も併せて購入使用したが、これは交流50Hzによる電気を供給するものであった。これに先立ち関西の大阪電燈がアメリカゼネラル・エレクトリック製の交流60Hz供給発電機を採用したが、これが現在まで続く日本の東西で商用電源周波数が異なる原因となっている。