ホルマル導線,ネオジム磁石,フタ付クリアカップ,泡立て器(ホイッパー),セロハンテープ,水糸,熱収縮チューブ,ヒートガン(ドライヤー),高輝度LED,ライター,紙やすり,千枚通し
・ネオジム磁石とコイルで誘導電流を発生させる。
・コイルの近くでネオジム磁石を高速回転させる。
・電磁誘導によって誘導電流が発生することがわかる。
科学実験・原体験データベース No.861『ネオジム磁石ぶんぶんゴマ発電機でLEDを光らせよう!』に,改良を加えました。 ポイント① エナメル線を巻くペットボトルを,手に入りやすくて加工がしやすい小型プラカップに変更しました。 ポイント② ネオジム磁石でぶんぶんゴマを作ります。磁石4枚が高速回転するので,セロハンテープで固定していても,バラける恐れがありました。そこで,熱収縮チューブで磁石を包み込むことで,この問題を解決しました。 ポイント③ネオジム磁石を高速回転させるための『ぶんぶんゴマ』を『泡立て器(ホイッパー)』にチェンジしました。 材料は,ホルマル導線(0.2mm),100円ショップのネオジム磁石(13mm,4枚)・フタ付クリアカップカップ(90mL3個)・泡立て器(ホイッパー),セロハンテープ(12mm),水糸(細),熱収縮チューブ(直径15mm,1.5mm),ヒートガン(ドライヤー),高輝度LED数種,ライター,紙やすり,千枚通しなどです。 作り方は,まず2個のプラカップの底を,フタ3枚と4枚の高さでカットします。組み合わせて,セロハンテープで固定します。 側面に導線を通す穴を2つ,フタにLEDをはめ込む穴を1つ,千枚通しなどで開けます。 側面の1つの穴にホルマル導線の端を4cmほど差し込んでから,300回手巻きします。巻き終わりの端を,もう1つの穴に差し込んで,セロハンテープで固定します。 2つの導線の端の被膜を,ライターと紙やすりではがします。それを,100°ぐらいに広げたLEDの足に巻きつけます。 接触不良にならないように,熱収縮チューブ(直径1.5mm×長さ15mm)を被せ,ヒートガンかドライヤーで加熱・固定します。 LEDをフタの穴に差し込み,足をセロハンテープでフタに固定します。これで,発電機本体が完成しました。 水糸100cmを輪にし,中央にマジックで印をつけます。印を中心にして,2つの結び目を22mmほど離して作ります。 熱収縮チューブ(直径15mm×長さ18mm)の2箇所に,千枚通しで穴を開けます。各々の穴に水糸の端を,ピンセットなどで押し込んで引き出します。 水糸の輪の中に,セロハンテープで固定したネオジム磁石4個をはめ込みます。それを熱収縮チューブに詰め込んで,糸を張ります。 チューブをヒートガンかドライヤーで加熱して,磁石を固定します。これで,回転中に磁石が外れるおそれがなくなりました。 ネオジム磁石を,ぶんぶんゴマの要領で高速回転させます。回転する磁石をLEDに近づけるとLEDが点滅し,電磁誘導によって誘導電流が発生していることが分かります。 LEDが明るく点滅するのは,磁石が高速回転している時だけです。回転が弱まったり磁石を離したりすると,光らなくなります。 群馬理科サークルの方に教わった『ネオジム磁石ぶんぶんゴマ発電機』は,超高速で磁石をコイルに出し入れしていることになります。実際にやると大変疲れる実験です。そういう意味で,電磁誘導によって誘導電流が発生することが,とても楽に実験できる優れた教材だと思います。 『ネオジム磁石ぶんぶんゴマ発電機』は,回転が落ちると点滅しません。 そこで,100円ショップの泡立て器(ホイッパー)にネオジム磁石(5個)を仕込んで回転させることを思いつきました。名付けて『ネオジム磁石ホイッパー発電機』! しかし,コイルに近づけてもLEDが光りません。理由としては,磁力が弱いか,コイルの巻き数が少ないからだと思われます。 磁力を強めるために,ネオジム磁石を9個に増やしてみました。それでもLEDは光りません。 コイルの巻き数を300回から500回に増やしました。すると,磁石4個で少し光りました。磁石9個だと,明るく素早く点滅しました。 頑張って,コイルを1000回巻きにしました。磁石4個で少し光りました。コイルの中に入れて回転させると,十分に明るく素早く点滅しました。 『ネオジム磁石ホイッパー発電機』でLEDが点滅するので,電磁誘導による誘導電流の向きが,高速で逆転していることが視認できます。 また,『ネオジム磁石ぶんぶんゴマ』が想像以上にとても速く回転していることを,改めて認識することができました。
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