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講座13 『科学は面白い!実験でなっとく』

第3回 「電池なし磁石なし静電気モーター」

2013/02/10

 2月6日(水)講座13『科学は面白い!実験でなっとく』の第3回「電池なし磁石なし静電気モーター」を"学び交流センター"で行いました。講師は、北海道大学名誉教授で極低温物理がご専門の山谷和彦(やまやかずひこ)さん、受講者は、27名でした。
24-13-31.JPGのサムネール画像
 山谷さんは先ず、モーターは、電車や車、家庭内の洗濯機や扇風機、エアコン、さらにパソコンやカメラ、携帯電話など様々なところで使われていて、今では私たちの生活に欠くことの出来ないものとなっていること、一般的なモーターは、3つのパーツから成り立っていることを説明されました。
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 その後、電気の発見から順を追って説明がありました。

◇静電気が発見されたのは、2,000年以上前のギリシャ時代。コハクを磨こうとして布でこすると、かえってゴミがつくことから、静電気の存在が考えられた。

◇260年前、フランクリンは、雷の実験により、雷は電気であること、さらに電気にはプラスとマイナスがあることを発見した。

◇電気には、同じ極同士では反発(反発力、斥力)し、違う極では引きあう(引力)性質があるが、このことは、電気が力と密接に関係していることを示している。
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・実験1:静電気モーター
アルミ箔(プラスとマイナスの電気が同じ数ある―中性)付のコップに、布でこすってマイナスの電気を帯電させた塩ビ管を近づけると、アルミ箔内のプラス電気は塩ビ管寄りに集まり、やがて放電する。すると、コップは、マイナス電気だけの状態になり、塩ビ管のマイナス電気と反発しあって、コップを回転させる力を生み出す。
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 次に、磁石の性質と電流の磁気作用についての説明がありました。

◇磁石にも、電気と同じように、N極とS極があり同極では反発力が、異極では引力が働くが、電気と異なるのは、どんなに小さく切っても、必ずN、S極が保持されること(双極子)。また、流れている電流の近くに磁針を置くと、磁針は電流の影響を受けてその振れの向きを変化させる。このことにより、電流が流れると、その周りに磁場が出来ることが分かり、これを電流の磁気作用と云う。その際、電流の方向を右ネジの進む方向とすると、右ネジの回る方向に磁場が生じる(右ネジの法則)。
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 それでは、磁石と電流による磁界が出来た時、電流導線にはどんな力が働くか?を確かめるのが、実験2

実験2:リニアモーター(リニアモーターカーの原理)
電池をつないだ2本の銅のレールの間に磁石を並べる。銅のレールの上に金属パイプを乗せると、パイプは一定方向へ転がる。この時の磁界、電流、力の方向は、フレミングの左手の法則に従う。
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 このような、説明の後、3つのグループに分かれて、各1. 2. 3. の実験を行いましたが、途中、席を移動して、どのグループも3つの実験全てを体験しました。
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1. の実験では、塩ビ管の近づけ方により、うまく回転する場合とあまり回転しない場合があったり、アース端をきちんとコップにつけて、溜った電気を流してやらないと、コップが動かなくなることがあるなど、実験の難しさも感じました。
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2. では、電流の流れる方向を変えても、磁石の極を変えても、パイプの動きが変わる事が分かりました。また、磁石を1個づつ交互に極を変えて置くと、パイプは、その間を往復運動するのも面白い現象でした。
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3. では、コイルの巻き方によって、コイルの回転が違いました。それは、コイル端が、磁石に接触していないと電流が流れず回転しないが、接触し過ぎると、今度は摩擦が生じて回転を止めてしまうからのようです。
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 受講者の皆さんは、それぞれの実験で、お互いにアイディアを出し合いながら、和気あいあい、様々なやり方を試していました。

 こうして、90分の講座は、あっと云う間に終了、受講生の皆さんからは3回の講座に対して

「実際に実験で確かめられるので、とても楽しく学ぶ事が出来ました。座学で理論を学ぶのとは違って素晴らしい試みと思います。」
「各回共に、分かりやすい説明と、充分納得出来る実験内容で、非常に有意義な講座でした。」
「科学は本当に面白い、を実感した。楽しみながら学ぶ事が出来ました。また、こんな講座があれば良いですね。」
「40~50年前に教わった事を思い出しながら楽しく学ぶ事が出来ました。」
「実際に実験を行うことによって、わかりやすく納得することが出来ました。次回を期待しております。」
 等などのコメントが寄せられました。

 皆さん、科学実験の面白さを充分に味わうことが出来たようです。






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