• 教材や実験の開発情報

学生用遠隔授業についての指示は最後にあります

「実験タイトル」

クリップモータをつくる

「学習項目」

磁石 磁界 電流 電磁力 エナメル線

「実験概要」

この手作りモータは、電池を用いた優れた科学おもちゃといえる。ポイントは、銅線に電気が流れ、決まった方向に回転するところだ。原理的には、電流と磁界によって生じる電磁力を利用したもので、中学校で学ぶフレミングの左手の法則により説明が可能である。

エナメル線に電気が供給されると、電流と永久磁石がつくる磁界と直角に働く電磁力が生まれる。生じた電磁力が、永久磁石がつくる磁界と引き合ったり、反発し合ったりすることで回転力が維持されるのである。

「準 備」エナメル線(0.4 mm) フィルムケース 紙やすり 工作台 カッター 消しゴム ガムテープ クリップ(大)2 電池ボックス 単三乾電池 導線 磁石

「操 作」

  1. エナメル線(0.4 mm)をフィルムケースに15回程度巻きつける。
  2. フィルムケースから外し、束にした状態で両端の2か所を結んでコイルにする。 → 2周回して結束部をつくる
  3. エナメル線の片方(5㎝)の被覆を紙やすりではがす。
  4. もう片方は、工作台の上で、被覆の片面だけをはがす。 → 指示通りに
  5. 工作台に消しゴムをガムテープで固定する。
  6. クリップ(大)2本を指示通りに曲げ、消しゴムの指定場所に差し込む。電池ボックスからの導線を接続する。
  7. エナメル線コイルを両クリップにひっかける。 → 指示通りに
  8. 磁石を消しゴムの近くに置く。
  9. エナメル線コイルを指先で軽くつついて、回転させる。

「注 意」

  1. 被覆の片面だけをはがす操作では、エナメル線を少しずらせて、はがす面積を調整する。
  2. クリップのコイルを支える部分の高さは一致させておく。
  3. 回転し始めたら、磁石が最も効果的な位置を探る。

「動 画」

「観 察」操作や変化などの記録

  1. クリップモータの全体図
  2. 気づいたこと工夫したこと

「考察・教材研究」

  1. 電流と磁界がつくる力
  2. モーターの原理
  3. 教育課程上の位置づけ
  4. 指導上の留意点

◇遠隔授業での設問

  1. 教科書2年物理分野「電流と磁界」を踏まえ、電流・磁界・電磁力の関係を100文字以内で説明しなさい。
  2. 途中の作業でエナメル線を半分だけ被覆をはがすのはどうしてか?100文字以内で説明しなさい。

◇遠隔授業としての指示:設問1-2の回答をこの下のコメント欄に直接記入しなさい。出席確認機能も兼ねているので、可能な限り各授業時間内に回答すること。また、最初に「5/26・氏名」をわかるように記載すること。(内容は自動的に指導者に送られるがすぐには公開されない設定になっている)


コメント一覧

返信2020年7月13日 11:12 AM
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25/

5.26 廣 1.磁束は常にN極からS極に向かっている。 この磁束の集まりである磁界の中に導体をおき、電流を流すと力が発生する。この磁界と電流の相互作用で発生した力を電磁力という。 2.モーターを回転し続けるため。 もし全て剥離してしまうと、電流が常に流れてしまい、磁力が働き、回転が止まってしまう。

返信2020年7月7日 7:20 PM
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23/

5/26・荒 1.電流を流すと右ねじの法則に合わせて磁界が生じる。また、磁石も磁界を生じている。電流がつくる磁界と磁石がつくる磁界の2つが互いに強め合ったり弱め合ったりすることで、磁界の強い場所や弱い場所を生み、力を発生させる。2.エナメル線に電気が供給されると、電流と永久磁石がつくる磁界と直角に働く電磁力が生じる。そして生じた電磁力が、永久磁石がつくる磁界と引き合ったり、反発し合ったりすることで回転力が維持される。エナメル線を全て剥がしてしまうと電流が流れ続けてしまうため、回転が止まってしまう。

返信2020年6月2日 10:59 PM
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匿名24/

5/26 村 1.電流が流れると、その向きに応じた磁界が発生する。例えば、電流が下へ流れているとすると磁界の向きは流れに垂直に時計回りに展開する。磁界と電流がお互いに働きかける力が電磁力である。 2.エナメル線を剥がすと電流が流れてしまい、コイルと磁石の力の均衡がとれてしまい、回転が止まってしまうから。

返信2020年5月26日 4:01 PM
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吉有24/

5/26吉 1. コイルを作ると、電流を流す向きに右ねじの磁界ができる。また磁石はN極からS極にむかって磁界が発生している。コイルを磁石の磁界の中に入れると、磁界の向きが同じ方向では力を高め合い、磁界の向きが異なる方向では力を弱め合う。磁界は強い方から弱い方へと右向きの力を発生させる。 2.エナメル線を半分だけ削らない状態を作るのはコイルに電流を流さない状態を作るため。エナメルを全部剥がしてしまうと、コイル内に常時電流が流れ、コイルの磁力と磁石の磁力が引き付け合う状態で止まってしまう。

返信2020年5月26日 3:51 PM
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24/

5.26 佐 1、電流の周りには右ねじの法則にしたがい磁界が生まれる。これをさらに別の磁界(今回のモーターでは下面の磁石)の中に入れると、電流周囲の片側では磁界の向きが同じで強め合い、もう片側では弱めあう。強め合った磁界は元に戻ろうとして磁界線を広げようとする方向に力が働くため、磁界が強められた側から弱められた側に力が発生する。 2、もしエナメル被覆をすべてはがしてしまったら、電流による磁界と磁石からの磁界のバランスが丁度よくなるところでコイルは止まってしまう。片側にエナメル被覆が残っていることでバランスがそろった時点で電流が流れなくなる。すると力は発生しなくなるがコイルは惰性で回り続けるため、またエナメルがはがれた部分が接触し、電流が流れ始め、力も発生するようになる。 これらを半回転ごとに繰り返し、モーターが回り続ける。

返信2020年5月26日 3:21 PM
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あし24/

芦 1.電流が流れる導線の周りに円状の磁界が発生する。電流が強いほど、磁界も強くなる。磁場中で電流が流れる導線が電流と磁場の方向にそれぞれ垂直の方向に受ける力を電磁力という。 2.エナメル線の被膜を両方剥がしてしまうと、磁石とコイルが平行になった時にコイルの右側と左側で働く力の向きが正反対になり、回転が止まってしまうため。

返信2020年5月26日 3:02 PM
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24/

濵 1. 磁界中に存在する導体に電流を流した時、磁束(磁界)の方向と電流の流れる方向に対応した向きへ働く力が電磁力。フレミングの左手の法則で力の向きを知ることが出来る。 2.  クリップと接したエナメル線は電気を流さないためコイルは慣性力により、同じ方向に回転を続ける。ここでエナメル線は整流子の役割を果たしているから。

返信2020年5月26日 2:55 PM
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匿名24/

5/26畑 ①コイルの場合電流を流す向きによって作られる磁界の向きが変化する。磁石の場合磁石の持つ磁界と電流とがお互いに働きかけて力が発生する。この力が電磁力である。 ②両面のエナメル生地を剥いでしまうと電気が常に流れてしまい、作ったコイルが水平になって止まってしまう。それを防ぐために片面は剥がずに絶縁体として使い回転するようにする。そのため片面ははがさない。

返信2020年5月26日 2:36 PM
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匿名24/

5/26 田 1.磁石を他の磁石に近づけたとき、引き合ったり反発しあう力を磁力と言う。また、磁石の周りの磁力が働く空間を磁界、磁力と磁界によって働く力を電磁力という。 2.エナメル線を削った側がクリップに触れるときだけ電流が流れるようにして、電磁力がはたらく方向を一方向にするため。

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