私はメイドです!〜お嬢様の世界征服に巻き込まれた哀れな日々〜

第一章 国内改革

第74話 【物理回】誘導起電力〜ヨハン視点〜

※作者の趣味で物理蘊蓄が延々と続きます。興味ない方は遠慮なく飛ばしてください。

師匠がコイルと磁石を用意した。

コイルは銅線をぐるぐると巻いたもの。磁石は天然の磁鉄鉱だ。

エマが横で見ている。最近、師匠の授業にはエマも同席することが多い。

「エマ、今日も来たのか」

「はい。お嬢様の授業、面白いので」

「理解できてるのか？」

「……雰囲気で」

正直でよろしい。

「さて、まず復習から」

師匠がボルタ電池と銅線、方位磁針を並べた。

「前回、電流を流すと方位磁針が動いたわよね」

「ああ、やったな」

師匠が銅線を電池に繋いだ。方位磁針の針がクルッと動く。

「電流が流れると、周りに磁場ができる。だから針が動く」

「磁場……目に見えない力の広がり、だったよな」

「そう。覚えてるわね。──ちなみに、電気にも同じものがあるの。電場よ」

「電場？」

「磁場が磁気の力の広がりなら、電場は電気の力の広がり。今日は磁場の方が主役だから、名前だけ覚えておいて」

俺は頷いた。磁場と電場。磁気と電気に、それぞれ場がある。

師匠が電池を外した。針が北に戻る。

「じゃあ、今日の本題よ」

師匠がコイルを指した。

「この磁石をコイルに近づけてみて」

「……わかった」

俺が磁石をゆっくりとコイルに近づける。

コイルの両端には銅線が繋がっていて、その下に方位磁針が置いてある。

方位磁針の針がピクリと動いた。

「！？　針が……」

「あ、動きました！」

エマも目を丸くしている。

「待て。今、電池繋いでないよな？」

「繋いでないわ」

「じゃあなんで針が動くんだ……？」

俺は考えた。さっき確認した。電流が流れると針が動く。針が動いた。ということは。

「……電流が流れてる？」

「正解」

師匠が微笑んだ。

「今度は遠ざけて」

俺が磁石を遠ざける。針が逆向きに動いた。

「逆方向に動いた……電流も逆向きに流れてるのか？」

「その通り」

「あれ？　北ってあっちでしたっけ？」

エマが首を傾げた。

「いや、磁石のせいで動いてるんだ」

「磁石って北を指すものじゃ……あれ？」

混乱している。まあ、無理もない。

「もっと速く動かしてみて」

俺は磁石を素早くコイルに突っ込んだ。

針が大きく振れた。

「おお！」

「ゆっくり動かしてみて」

今度はゆっくり。針の振れは小さい。

「速さで変わるのか……」

「そう。変化が急なほど、強い電気が生まれるの」

俺は何度か試した。速く、遅く、速く、遅く。確かに、速く動かすほど針が大きく動く。

「止めてみて」

磁石を止める。針も止まった。

「動かさないと電気が生まれない……？」

「そう。磁石そのものじゃなく、『磁場の変化』が電気を生むの」

「磁場の……変化」

俺は磁石を見つめた。磁石を動かすと電気が生まれる。止めると消える。動かすと生まれる。止めると消える。

「磁場が変わり続けている間だけ、電気が流れるのか」

「その通り」

「電気を流せば磁場ができた。逆に、磁場が変化すれば電気が生まれる。これを誘導起電力と呼ぶわ」

「誘導……起電力」

「四つの式のうちの一つよ。電気と磁気が繋がっている証拠」

「さっきの……！」

俺は興奮した。

電磁石で見た「電気→磁気」。今見たのは「磁気→電気」。本当に逆ができた。

「電気と磁気は、本当に同じものなんだ……」

「そう。表と裏。コインの両面のようなものね」

「これを使えば、面白いものが作れるわ」

師匠がコイルと磁石で装置を組み立てた。コイルの中に磁石を配置し、コイルが回転できるようにしている。

「電池を繋ぐと……」

コイルが回り始めた。

「回った……！」

「わあああ！　勝手に回ってます！」

エマが飛び上がった。

「お化けですか！？」

「違うわよ」

師匠が呆れた顔をした。

俺は回転するコイルを見つめた。誰も触れていないのに、くるくると回り続けている。

「電気で回転を作る。これがモーター」

「モーター……」

俺は目を輝かせた。電気を流すだけで、ものが回る。

「触っていいか？」

「いいわよ」

指でコイルに触れてみる。回転を止めようとすると、押し返す力を感じた。

「力がある……」

「電気が力に変わっているの」

俺は指を離した。コイルがまた回り始める。

すごい。電気が、目に見える力になった。

「そうだ師匠、前に言ってた電流計。これで作れないか？」

「気づいたわね。モーターと同じ原理よ」

師匠が小さなコイルと磁石を取り出した。

「磁石の間にコイルを置いて、電気を流す。コイルが回転しようとする。でも、バネをつけて戻ろうとする力を与えるの」

「バネで止める……なるほど」

「バネは、伸びるほど戻る力が強くなる。電流の力も、電流が強いほど大きくなる。どちらも比例するから──」

「針の振れ幅と電流の大きさが比例する？」

「正解。作ってみましょう」

また銅線をぐるぐる巻いて、小さなコイルを作る。それを磁石の間に吊るし、バネと針をつける。

俺がボルタ電池に繋ぐと、針がグンと振れた。

「おお……動いた！」

「これが電流計。電気の強さを目で見て分かるようにする道具よ」

「じゃあ、レモン電池だとどうなる？」

師匠がレモンと銅板、亜鉛板を取り出した。俺がレモンに差し込んで、電流計に繋ぐ。

針がピクリと動いた。ほんの少しだけ。

「全然違う……」

ボルタ電池のときは針が大きく振れた。レモン電池は、かすかに動いただけ。

「これが電流の差よ。触らなくても、目で見て分かるでしょう？」

「すげえ……これなら感電しなくて済む」

俺は心から安堵した。もう人柱はごめんだ。

「お嬢様、これ、糸車に使えませんか？」

「また糸車か」

俺は思わず突っ込んだ。

「だって！　糸紡ぎ、大変なんですよ！」

「使えるわね」

師匠が答えた。

「本当ですか！？」

「でも今は電池が高価だから実用的じゃないの。電池一個で糸を少し紡いだら終わり」

「そうですか……」

エマが少し残念そうにした。糸紡ぎは重労働だ。楽になるなら、そりゃ興味を持つ。

「いつか電気がたくさん使えるようになったら、考えてあげるわ」

「約束ですよ！」

「……まあ、覚えておくわ」

師匠が苦笑した。エマの目が輝いている。こいつ、本当に糸紡ぎが嫌いなんだな。

「じゃあもしかして、これを手で回したら……」

俺は電池を外し、手でコイルを回した。

方位磁針の針が動く。

「電流が流れてる！」

「え？　今、電池繋いでないですよね？」

エマが目を丸くした。

「繋いでない。俺が回しただけだ」

「手で回すと電気が……？」

「そう。回転で電気を作る。これが発電機よ」

俺はもっと速く回してみた。針が大きく振れる。

「速く回すと、たくさん電気が出る……さっきと同じだ！」

「その通り」

師匠が満足げに頷いた。

「モーターと発電機は同じものよ。電気を入れれば回る。回せば電気が出る」

「同じ……」

俺は手を止めた。針も止まる。また回す。針が動く。

電流を流せば回る。回せば電流が流れる。まるで鏡のようだ。

「なあ師匠」

「何？」

「これ、すごくないか？」

「何が？」

「だって……電気と磁気が繋がってるって、前に聞いた。四つの式で全部説明できるって」

「ええ」

「今、それを目の前で見てる。本当に繋がってた」

師匠が微笑んだ。

「理論と実験。両方揃って、初めて理解できる。あなたは今、それを体験しているの」

俺は発電機を見つめた。

目に見えない法則が、目に見える現象として現れている。あの四つの式が、この装置の中で動いている。

世界の仕組みを、少しだけ覗けた気がした。

「師匠、ということは……」

俺は考えた。回転で電気が生まれる。大きく回せば、たくさんの電気が生まれる。

「水車に繋げば？」

師匠が微笑んだ。

「気づいた？　次はそれを作るわよ」

俺は発電機を見つめた。

水車。あの大きな水車を発電機に繋げば、どれだけの電気が生まれるのか。

想像するだけで、胸が躍った。

「あの……お嬢様」

エマが手を挙げた。

「何？」

「水車で電気を作って、その電気で糸車を回すことはできますか？」

「できるわ」

「じゃあ、川があれば糸が紡げるんですね！」

「……それなら水車の動力をそのまま糸車に繋げばいいんじゃない？」

「あ……」

エマが固まった。

確かに。わざわざ電気に変換する必要がない。

「…………」

エマが真っ赤になった。

俺は笑いを堪えた。

俺は水車と発電機の可能性に胸を躍らせていたのに、エマは糸紡ぎのことしか考えていない。

まあ、それがエマらしいか。