YPC(28回)　　E-116 No237 　物理ミニ実験（その２）　2010年11月11日（木）

YPC(28回)　　E-116 No237 　物理ミニ実験（その２）　2010年11月11日（木）

　物理ミニ実験（その2）　横浜サイエンス・フロンティア高校　2010年9月23日

　LEDをつけよう
① LEDでLEDを点灯
　黒いフィルムケースにLEDを封入し，ケースの底から導線を引き出しておく．これをチェッカーとする．　
　高輝度のLEDを3個直列にしたものを，4組並列にして，直射日光に当てると，チェッカーのLEDが弱いが，赤く点灯した．
　LEDの数を徐々に減らしていって，１個にしても，チェッカーのLEDは点灯した．
　LEDには2Ｖ弱の電圧をかけると点灯するが，逆に光を当てると発電する．
（夏の）太陽光の場合，この電圧を測定すると1個で1.62V，3個直列で4組並列にしたもんは4.8Vであった．
　LEDは散逸しないので，「可逆的」なのだ。
② 電磁誘導で
　プラスチックのストローに巻いた0.2mmφ，1000T(74Ω)のコイルにLEDをつないだ．これにネオジム磁石（6個100円のもの）を2個入れ，指で両側を塞いで激しく往復運動させると，LEDが点灯する．
　エナメル線の太さを0.1mmΦにして，4000Tにすると，オーム抵抗はほぼ400Ωで，こちらの方が，LEDは点灯しやすい．銅線の質量はほぼ等しいと見なせるのだが…．

　磁極の向きによって，LEDの明るさが異なる！
③ 相互誘導で
　使い捨てカメラのトランスを使った．高圧側に，向きを替えて並列にした赤と白のLEDを，低圧側に乾電池１個，切り替えスイッチ，赤のLEDをつないだ．スイッチを切ったり入れたりすると，高圧側のLEDが交互に点灯する．低圧側につないだLEDは，切り替えスイッチの前後によって，点灯の仕方が異なるようだが…
④ リードスイッチで脈流に
　スイッチの切り替えに磁石ごまとリードスイッチを使用する．
　電磁石に直列にリードスイッチを繋いで，これで回路を開閉する．電磁石の磁力で，磁石ごまを連続回転させる装置がリードスイッチごまである．
　リードスイッチが開閉すれば，誘導電圧でLEDが点灯するので，磁石ごまの代わりに，磁石振り子や磁石ガリガリとんぼを作動させてみた．ところが，ガリガリとんぼの磁石を近づけるだけでLEDは点灯するのだ？！
　最近のLEDは乾電池1個でも点灯するので，電圧を変えてチェックすると，
1.39× 1.41× 1.45△ 1.51○ 1.65◎ 単3乾電池は約1.6Vなので，リードスイッチがオンになれば，LEDが点灯しても不思議はないのだが…
　そこで，使い古した乾電池を使用してみると，この装置は1.22Vでも1.16Vでも作動した．原因は乾電池ではないのだ．　
⑤　それでは…
　磁石をリードスイッチの端に近づけるだけでLEDは点灯するのだ．点滅しているようなので，LEDに並列にスピーカーをつなぐと高音で鳴った．電磁石かから離すと作動しない．
　電磁石とリードスイッチと磁石で，スタティックな（?）発振回路ができるようだ．

LEDの点灯　石井さんの発表
　石井さんのミニ実験シリーズ（その２）「ＬＥＤをつけよう」から、数点紹介する。高輝度ＬＥＤを３個並列にしたものを４組並列にして合計１２個のアレイを作る（写真左）。一方、黒いフィルムケースにＬＥＤを仕込みふたの穴から覗いてチェッカーとする（写真右）。前述のアレイに直射日光を当て、チェッカーにつなぐと赤く点灯した。直射日光を当てたときの発電電圧は１個あたり1.62V、アレイ全体で4.8Vだった。さらに、発電側のLEDの数を減らしていくと、１個にしても何とか点灯が確認できるという。LEDは散逸が少ないので「可逆的」なのだ。

　プラスチックのストローに巻いた0.2mmφ1000回巻き（74Ω)のコイルにLEDをつなぐ。ストローの中にネオジム磁石（6個100円）を2個入れて激しく振るとLEDが点灯する。さらに、エナメル線を0.1mmφにして4000回巻き(400Ω）にするともっと明るくLEDが点灯する（写真）。

　写真左はおなじみのリードスイッチを利用した磁石ごま。電磁石に直列に入れたリードスイッチがコマの回転に合わせて開閉するので、誘導起電力が発生してLEDが点滅する。ところが、石井さんはこの実験の最中に、回転する磁石ではなくネオジム磁石を指先でつまんでリードスイッチの近くにかざすだけでもLEDがともることを発見した。LEDに並列にスピーカーをつないでみると「ピー」と高音で鳴る。回路が発振しているのだ。どんな機構で発振しているのかはまだ解明されていない。