実験65 高速磁石列車

印刷

どうがを見る

scene 01 磁石と金属線を使って電気をつくる

scene 01 磁石と金属線を使って電気をつくる

今日は、磁石と金属の線を使って電気をつくる大実験。誰もが当たり前だと思っている自然の法則や科学の知識。でも、それは本当なのでしょうか。答えは、やってみなくちゃわからない、大科学実験で。

scene 01 磁石と金属線を使って電気をつくる

scene 02 タイヤが回るとライトがつく

自転車についているライト。タイヤが回ると、電気が流れて光ります。ライトとつながっている部品を取り外しました。分解すると、中にあったのは大きな磁石です。磁石を包むようになっている部分の先には、銅線が何重にも巻かれています。銅線と磁石で電気ができるのでしょうか。調べてみましょう。

scene 01 磁石と金属線を使って電気をつくる

scene 03 銅線の近くを磁石が動くと

検流計を銅線につなぎ、銅線の上で磁石を動かしてみます。すると、検流計の針が動きました。磁石が動くと、電気が流れたのです。磁石が銅線から遠いと、動かしても電気は流れません。銅線の近くを磁石が動くと電気が流れる。つまり、発電できるのです。

scene 01 磁石と金属線を使って電気をつくる

scene 04 ライトがつくには流れる電気が弱かった

では、銅線の近くで磁石を動かして、ライトをつけましょう。つけるのは小さなLED。銅線につなぎます。磁石を乗せた列車が坂道を下り、銅線のすぐ近くを通過する仕組みです。さあ、ライトがつくのか? 銅線に向かって線路の上を磁石列車が出発! 銅線のすぐ下を走り抜けましたが…。つきません。オシロスコープ(流れる電気を調べる装置)で、くわしく調べてみましょう。オシロスコープを回路につないで、磁石列車を走らせます。磁石列車が銅線の下を走り抜けると、オシロスコープには波の形があらわれました。電気は流れたのです。でも、ライトがつくには弱いようです。どうすれば…?

scene 01 磁石と金属線を使って電気をつくる

scene 05 磁石を増やすと流れる電気は強く

そこで、線路をもう一本設置。複線にしました。磁石列車が2台、出発。磁石が2個、同時に銅線の下を通過。オシロスコープを見ると、さっきより流れる電気が強くなっています。もっとたくさんの磁石を動かして、同時に銅線の下を通過させれば、たくさんのライトがつくのでは? やってみましょう!

scene 01 磁石と金属線を使って電気をつくる

scene 06 120個の磁石で500個のライトを

まず、6個の磁石を細長いプレートに一定の間隔で固定します。使う磁石は超強力。磁石どうしがくっつくとなかなかはがせないほどです。気をつけて! このプレートを大きな台に20列並べて固定します。全部で120個の磁石。この台がレールに沿って動きます。次に、銅線を張り渡します。丸い磁石とのすきまがぎりぎりになるように、通過する部分は半円です。銅線はボードに並べたライト100個につながっています。これを5セット用意しました。ライトにつながった5本の銅線のすぐ近くを、20個の磁石が次から次へと同時に通過していく磁石列車の完成です。さあ、500個のライトはつくのでしょうか? 大実験開始です。

scene 01 磁石と金属線を使って電気をつくる

scene 07 スピードが落ちるとライトがつかない

磁石列車をどうやって動かすのでしょう。人の力で押す? 大丈夫でしょうか。磁石列車が出発! ライトは…? つきました! でも、途中からついていません。銅線を通過するときのスピードは、最初の銅線のところが時速7.9km、最後の銅線のところでは時速5.9kmと、後半スピードが遅くなっていました。スピードが遅くなるとライトがつかないようです。もっと速く動かしましょう。

scene 01 磁石と金属線を使って電気をつくる

scene 08 磁石列車のスピードを上げて成功!

そこで…、使うのはゴム。強力なゴム10本を磁石列車の前につなぎ、みんなで磁石列車を引っ張って、スタート地点に列車をセット。さあ、500個のライトがつくか、再挑戦です。カウントダウンから、スタート! ゴムに引っ張られた磁石列車、速い! 時速は最高39.0kmになりました。ライトは、さっきより明るく、500個全部が光りました。磁石が銅線に近づいていくとき、光っていることが確認できます。

scene 01 磁石と金属線を使って電気をつくる

scene 09 磁石が銅線の近くを速く動くほど強い電気が流れる

今回の大実験で、磁石が銅線のすぐ近くを動くと電気が流れることがわかりました。また、磁石が速く動くほど、ライトは明るくつくこともわかりました。だから、やってみなくちゃわからない、大科学実験で。