平成26年度 第8回竜之口サイエンスラボ |
電流と磁界 〜 簡単リニヤーモーターを作ろう 〜 |
平成26年12月22日 竜之口小学校 |
指導 平松、中村、和田、藤田 |
電気と磁気はお互いにきっても切れない関係にある。この関係の一端を除いてみよう。リニヤーモーターとは、普通には、回転しているモーター(電動機)の外側のコイルを切り開いて直線状に(平板上に)広げて縦にたくさんつないだイメージで中の回転子も開いて短冊状にしてコイルと相対してコイルの上というか傍を直線上に移動するイメージである。 |
ちょっと寄り道をして、電気とは何か。エネルギーの1種類である。 では電気はどうすれば作れるか。大きく分けると 化学変化による。 乾電池等 太陽エネルギーを直接電気に変換: 太陽電池(半導体を使用) 電磁誘導による 磁界の中でコイルを動かす(発電機) コイルが配置された空間で磁石を動かす 運動を指すのに 水力、火力で、 タービンを回す |
ここで、本題に帰って電流と磁界との関係、将来役に立つフレミングの法則を、 起電力の場合は右手の法則 動く力を考えるときには左手の法則を 中指: 電流の方向、 人差し指: 磁界の方向、 親指: 力というか運動の方向 覚え方 右(みぎ);濁点を捕って き → きでんりょく(起電力) 左(ひだり) り → りき(力) 力と関係の深い運動 |
前述の関係が素直に見られるように次の写真に示すように、2本の金属のレールの間にフェライト磁石を並べ、レール間にシャープペンシルの芯とかレールと同じステンレスのパイプを渡しレールに直流電圧(数ボルトから10ボルトくらい)を加えると鉛筆の芯やパイプは回転して移動する。電圧を反対にすると逆方向に移動する。レールは字あの関係でアルみニュームが普通だが、市販品はさび止めに酸化皮膜がありその処理にてこずりステンレスのパイプを用いましたが困りませんでした。 |
教室風景 | 装置の作成1 |
装置の作成2 | 出来上がったレール |
ステンレスのパイプが動いている | 鉛筆の芯が動いている |
直線状の物体が動いても、子供さん感動が少ないので、乾電池と強力磁石を使ったモーターの実験を参考にエナメル線でコイルを巻き磁石との間隔やエナメル線の導線への接点をしたの説明のようにすると、モーターと同じように回転しながら進むので、直線上回転子が進む様子をはっきりと認識することができる。磁石の強さとの関係で、単1電池に巻きつけて作ったくらいコイルの面積がないと回らない。 |
コイルの作り方の説明 | コイルが回転しながら移動してゆく |
コイルが回転しながら移動してゆく |