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アームストロング効果とは、流体の摩擦によって静電気が発生する物理的プロセスです。これは、1840 年にボイラーから噴出する蒸気によって水滴が吹き飛ばされたときに電気火花が発生したときに初めて発見されました。この効果は、後に初代アームストロング男爵となったウィリアム・アームストロングにちなんで名付けられました。彼は、この効果を発見し、関連するプロセスを調査した数人のうちの 1 人でした。[ 1 ]この原理を利用して、アームストロングは、その名前にもかかわらず、水力発電ではなく静電気を発生させるアームストロング水力発電機と呼ばれるものを発明しました。
イングランド北部のニューカッスル・アポン・タイン近郊のセギルにあるクランリンガム炭鉱鉄道には、石炭貨車を牽引するための28馬力（21kW ）の巻き上げ機があった。1840年9月、機関士のパターソンは安全弁の横からわずかに蒸気が漏れていることに気づいた。ボイラーの圧力が高すぎるのではないかと心配した彼は、冷えつつある蒸気の雲の中に手を伸ばして弁を開けようとしたところ、触れた指にチクチクとした感覚を覚えた。何が起こっているのかはっきりとは見えなかったため、最初は指をぶつけたと思った。しかし、その後数日間、彼は簡単な実験を行い、最終的に同僚に話したところ、同僚たちも同じ現象を経験した。パターソンは、指を弁に向かってゆっくりと動かすと火花が見えることに気づいた。この話は口コミで広まり、ボイラーの外側の火が何らかの形で内部に侵入しているため、ボイラーが爆発する危険があるという説が唱えられた。エンジンの製造者は安全だと判断したが、ヒュー・パティンソンとヘンリー・スミスという2人の仲間にそのことを伝えたところ、金属製のシャベルを蒸気の中に持ち、ペンナイフの刃先をバルブの近くに持つと、その効果が増大して3/8インチ（10mm）の火花が発生することを発見した。[ 2 ]
当時、科学と工学に興味を持つ弁護士であったアームストロングは、この件に関わり、パターソンについてマイケル・ファラデーに手紙を書いた。「彼は、レバーと手の間を通り抜けるまばゆい火花が現れたことに大変驚き、腕に激しいねじれを感じたが、それは彼がこれまで経験したことのないものであった」。[ 2 ] [ 3 ]ファラデーは、その効果が蒸発によるものか、あるいは何らかの化学的原因によるものか確信が持てないと返信し、さらに実験を行うよう提案した。ファラデーは、これらの手紙とパティンソンからの手紙をロンドン・アンド・エディンバラ・フィロソフィカル・マガジンに掲載した。その後、長い書簡のやり取りが続いた。1840年11月までに、アームストロングは2インチ（50mm ）の火花を発生させることに成功し、火花は蒸気が大気中に放出される場所で発生し、ボイラーの奥から発生しているのではないことを突き止めた。この間、パティンソンは4インチ（100mm ）の火花を発生させたが、その後調査から離脱した。その後、この効果は実際にはずっと以前にアレッサンドロ・ボルタによって観察されていたことが判明した。ボルタは、真っ赤に熱した燃え殻を金属製の鍋の水に落とすと電気的擾乱が発生することを記録していた。[ 2 ]
アームストロングは1842年まで研究を続け、蒸気ではなく圧縮空気でも同様の効果が得られることを発見し、300mmの火花を発生させることができる特殊な摩擦ノズルを備えた「蒸発装置」を製作した。蒸気の電荷は正であったが、ファラデーは水にテレピン油を加えると負の極性が生じることを発見した。
1843年、アームストロングは電気的に絶縁された脚の上に実物大の静電発電機を設計した。46本の蒸気ジェットを備えたこれらの機械を、彼は「水力発電機」と呼んだ。1台はロンドンの王立工科大学に設置され、もう1台は米国に輸出された。これらは恐ろしい機械で、耳をつんざくような音を立て、22インチ（560 mm）の火花は近づきすぎた犬を気絶させ、大柄な男性を死に至らしめた。当時としては、静電気を発生させる最も強力な方法であり、可動部品がないことが特筆すべき点だった。[ 2 ]ニューカッスルの文学哲学研究所でのデモンストレーションでは、群衆があまりにも多かったため、アームストロングはドアから入ることができず、2つの梯子を使って窓から入らなければならなかった。[ 2 ] [ 3 ]彼の努力の結果、ファラデーとチャールズ・ホイートストンの推薦により、1846年に王立協会のフェローに選出された。科学と工学への関心を持ち続け、水力工学、軍用砲、発電の分野で主要な実業家となった。[ 2 ]
82歳の時、アームストロングは静電気学への関心を取り戻した。[ 1 ]この頃にはウィムズハースト装置が発明されており、アームストロングはこれが実験用の静電気を生成するための優れた設計であることを確認した。アームストロングの装置の主な実用的な用途は、群衆を引き付けるための見世物であった。しかし、現代では、アームストロング効果は一部の塗料スプレーで塗料を分極させるために利用されており、必要な塗料の量を減らし、鋭角にもよく付着するようにしている。一方、この効果は、不明瞭であまり知られていなかったこともあり、有害な結果をもたらしてきた。[ 2 ] 1969年には、高圧ホースからのウォータージェットを使用してタンクを洗浄中に、3隻の石油タンカーがタンク内で爆発し損傷した。[ 2 ] [ 4 ]はるかに小規模な例では、エアゾールスプレーからの漏れが、可燃性ガスが漏れ出した場合に引火する可能性がある。[ 2 ]