＜Rika Tan＞4月号「原稿」

 

 

 　リードスイッチごま(略称リーごま)を作って遊ぼう

　

　スイッチと電磁石を併用して， 回り続ける磁石ごま「リーごま」をつくります。「りーごま」ではスイッチが on になると，回路に電流が流れてコイルが電磁石になり，これが磁石ごまに力をあたえて回転させます。タイミングよくスイッチを作動させるのも，この磁石ごまなのです．「リーごま」はタイミング・モーターの一種です．

 

1  材料の準備

(1) リードスイッチ:磁石が近づくと on になり, 離れると off になるスイッチです. インターネットの電子通販店を利用するか, 100円ショップかホームセンターで購入した，防犯ブザーを分解しても取り出せます.

(2) 電源:乾電池2本を電池ボックスにセットして使い, 電池1本でも使えるように，導線を出しておきます.

(3) LED(発光ダイオード):高輝度のものを使います. リード線の先にみのむしクリップをつけておきます.

(4) 電磁石: 長さ3センチ弱の鉄釘に，0.2〜0.4mmφのエナメル線を120回ほど巻いて電磁石にします.

(5) 磁石ごま:左右NSで中央に穴があるタブレット(錠剤)型の磁石に, 竹串を通して回転軸とします. プラスチックの匙の上で回します.

　磁石は, 外形18.5φ, 内径2.5φ, 高さ4.5(単位mm)，2P(片面2極)のフェライト磁石で, 株式会社マグナ(Tel:03-3375-3864)で買えます(1個120円).

 

2 準備実験

(1) LEDを乾電池2本で点灯させます. 逆につなぐと点灯しません. LEDには向きがあることを確認します.

(2) この装置に, リードスイッチを直列につないで, リードスイッチに磁石ごまを近づけてみます.

  リードスイッチの近くで磁石ごまを回してみましょう. LEDが点滅しているのを確かめます．　

  リードスイッチには向きはありません.

(3) 電磁石とリードスイッチを直列にして, 乾電池1本の電源につなぎます.

  LEDを, 電磁石に並列につなぎます.

  リードスイッチの近くで磁石ごまを回すとLEDが点灯し, こまが止まるとLEDも消えます.

  この場合, 電磁石が電源になっています. 電池のプラス極から遠い方が誘導電源のプラスになるので, LEDのつなぎ方は, (1)とは逆向きになります.

(4) 電磁石とリードスイッチを並べて, その近くで磁石ごまを回すと, LEDが点灯し, こまは回り続けます！ 回転が加速することもあります.

 

3 本実験

(1) 上の装置をセットにします.

  上述の(4)のように, リードスイッチと並べた電磁石を, 乾電池1個の電源につないで回路を作ります. これを, プラスチックの台に貼りつけます.

  LEDを電磁石の両端につなぎます. これでステイター(回転しない部分)はできあがりです. 　

(2) ローター(回転体)の磁石ごまを，プラスティックのスプーンの床(とこ)で回して, リードスイッチの上へもってきます.

  もし, LEDが点灯しなかったら, みのむしクリップを逆につなぎます. これで, LEDが点灯し, こま回り続けます.

(3) こまが回りやすい場所と, 回りやすい向きがあります.

 

4 応用と発展

(1) こまが入手困難なときには, 別のローターをつくります.   

(a) 100円ショップで小型円筒形のネオジム磁石を買ってきます. 100円で10個のものか, 8個のものがよいでしょう. これをケースから抜き出し(湯の中で熱すると分離しやすくなります), 太さがこれに合ったストローを, 長さ1〜2センチに切って, その両側に差し込みます. ストローの中央にまち針をさして, これをフィルムケースにわたすと, 新ローターのできあがりです. “磁石の磁極の向きをどうするか”はやってみるとわかります. （結論から言えば、どちら向きでもOKです）                      

(b) まち針の花型模様(人の顔の場合もあります)のところを, ネオジム磁石2個で挟みます. 針の先端を別の磁石につけて吊るせば, 新々ローターのできあがりです.

  磁石を持って針を鉛直に吊し, 磁石を軽く回してリードスイッチの上に持ってくるとローターが回ります.  回転が速くなると, 磁石が飛ぶので注意します. 両面接着テープで貼りつけるとよいでしょう．  

(2) LEDに並列に, 小型のスピーカーをつなぐと, 音の高さで回転の速さがわかります.

(3) コイルに並列につないだLEDを, リードスイッチに並列につなぎ変えてみましょう. 新ステイターのできあがりです. LEDの向きはどうなるでしょう.

(4) 更に新しいローターやステイターを考えてみましょう.

 

5　参考

　この実験工作で遊んだ生徒の一人が「こまでもない磁石が回って驚いた」といいました．こまは回るようにつくられているので，回っても不思議はなかったのでしょうが，そうではない，ただの磁石が、回ったので驚いたのです．

　こう聞くと，みなさんは「どんな磁石でも回せるのではないか」と思ったに違いありません．実際，この原稿を書いた後，私は，新種のローターをつくりあげました．よく作動しています．

 

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