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TOSSランドNo: 2721517 更新:2013年12月01日

簡単クリップモーター


説明1:

準備するもの
電池ボックス(単3用)(大和科学)×1、単3電池×1,円形フェライト磁石×2、ゼムクリップ、エナメル線30~60cm、紙やすり、方位磁石、マジック

Img_1790

説明2:

方位磁石を用いて、フェライト磁石のN極とS極を確認し、マジックで磁石の面に「N」、「S」と書きます。
NとSが引き合い、NとN、SとSが反発し合うことを確かめることで、磁極を確認できます。

Img_1791

発問1:

地球は大きな磁石です。北極は磁石としてはN極ですか、S極ですか。

説明3:

答え S極

方位磁石のN極が指すのが北極(North)です。
方位磁石のS極が指すのが南極(South)です。

指示1:

モーターの回転台を作ります。
図のようにクリップの外側部分を伸ばします。

Img_1793

指示2:

電池ボックスに極板をセットし、その隙間に上のクリップを差し込みます。
金具とクリップが、しっかりと接触するようにします。

Img_1794

指示3:

電池をセットし、その上にフェライト磁石を乗せます。

Img_1795

指示4:

単3電池を用いてコイルを作ります。
エナメル線の両端が5cm程度残るように単3電池にコイルを巻いていきます。

Img_1796
Img_1797

指示5:

エナメル線の両端をそれぞれ1~2回、円形部分に巻きつけて、回転子を作ります。
左右に伸ばした軸の外挿部が円形部分の直径に対応するように、上下、左右対称な形にすることがポイントです。

Img_1798

指示6:

左右の軸の片側は全面、被膜を紙やすりではがします。
もう片側は軸の上下の片面だけをはがします。
これは、クリップに回転子をセットしたとき、半回転は電流が流れ、残りの半回転は電流が流れないようにするためです。

指示7:

回転台に、回転子をセットします。

Img_1800

指示8:

回転子をセットした状態で、まず電流が流れるように回転子の軸等を調整します。
電流が流れると回転しはじめます。最初は指で回転子を回して勢いをつけると回りやすいです。

Img_1801

説明4:

回りにくいときは、以下の点を確認します。
①回転子の形を整える。
②クリップと金具の接触を強くする。
③回転子の軸の被膜をしっかりと削る。
④磁石や電池、回転子の向きを変える。
回転子に電流が流れれば、磁石から力を受けて、必ず動きます。
後は、その動きが回転に繋がるように調整するだけです。
いろいろ、チャレンジしましょう。

説明5:

中学生・高校生向け
回転子のどの部分がどちら向きの力を受けているのか考えましょう。
クリップモーターのポイントは軸の被膜の削り方です。
半回転は電流が流れているので磁場から力を受けて回転します。
回転子の上部と下部で力の向きが反対のため回転をします。
もう半回転は電流が流れていないので慣性、勢いで回転します。

説明6:

電流の向き、磁場の向き、力の向きの関係は「フレミングの左手の法則」で示されます。
回転させる働きは「力のモーメント」「偶力」の学習になります。
電流Iの大きさや、磁石のつくる磁場の磁束密度Bを測定することで
電磁力の大きさF=IBLを求めることもできます。
チャレンジしましょう。

説明7:

このクリップモーターは回転子以外に配線の必要がないのが便利です。

説明8:

この作業をすると、小中高生を問わず、手先が不器用になっている子どもが益々増えていることが実感され
「ものづくり日本」の将来にたいへん不安を感じます。
子どもたちの生活の中に指先を使う必要性がたいへん少なくなってきています。
せめて10才までは、家庭、学校においても手先を使う機会を意図的にもっと増やしてほしいと強く感じます。
また、少し違う側面かも知れませんが高校生でほぼ半数(勤務校)が鉛筆を正しく持たずに使っています。
「なぜ、今まで、直してもらわなかったのか」
この当たりにも強く危機感を覚えます。
クリップモーター作りで指先のトレーニングもしていきましょう。


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