いろいろな科学実験
ローレンツ力の実験
ローレンツ力とは、磁界の中を流れる電流が受ける力のことです。ローレンツ力のかかる方向は、フレミングの左手の法則で確認することができます。
フレミングの左手の法則は、指で電磁力を表しますが「親指は力が強いので、親指方向が力の方向」と覚えると覚えやすいです。
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| フレミングの左手の法則 |
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| ローレンツ力の実験装置 |
実験装置は、ベニア板の上に、100円ショップで売っている24個入りの磁石を同じ方向に揃えて貼り付けます。同じ方向に並べると磁石の反発力ではがれやすいので、下は強力両面テープで固定して、上からはセロハンテープで固定しました。
磁石と並行して電流を流す線は、アルミ箔を貼っても大丈夫ですが、より電流が流れやすいように銅の丸棒を2本のレールのように並べて固定しました。
この2本のレールの間に金属の丸棒を置いて電流を流すと、ローレンツ力によって、丸棒が移動します。
電流を流すのは、乾電池ではなく、手回し発電機を使いました。
手回し発電機の場合、逆回転すると、電流の向きが逆になるので、丸棒を往復運動させることができます。
手回し発電機の電流の向きは、赤いワニ口クリップ側がプラスになる回転方向がシールで貼ってあります。
金属の丸棒の材料ですが、鉄、銅、アルミなど、いろいろな金属を使ってみましたが、アルミの中空の丸棒が一番よく動きました。
多分、一番軽くて、ころがり抵抗が最も小さいためではないかと思います。
材料は、磁石が約100円、銅の丸棒が約200円、アルミの丸棒が約100円程度です。
材料ではありませんが、手回し発電機は1,000円ぐらいで購入できます。
製作時の注意点は、磁石の向きを間違えないことと、金属の棒の表面は酸化して電流が流れにくくなるので、定期的に紙やすりで磨くことぐらいだと思います。
最初は、ローレンツ力を使ってリニアモーターカーを作ろうと思っていたのですが、コイル状にしないとローレンツ力は弱すぎて、薄い紙や発泡スチロールの車体でも動かすことができなかったため、丸棒を転がすだけになってしまいました。
でも、ローレンツ力の実験としては、成功でした。
手回し発電機で丸棒を動かす動画も撮影しましたので、興味がある方は見てください。
ペットボトルロケットの製作
ペットボトルロケットを製作しました。
4,000円ぐらいの製作キットを買ったのでは面白くないので、自作しました。材料は、炭酸用ペットボトル、7号のゴム栓、ボール用の空気針、牛乳パックだけですので、200円もかかっていません。
キリを使ってゴム栓に穴をあけ、空気針を通せば噴射口のできあがり。翼は、牛乳パックを適当な大きさに4枚ほど切り、円筒形に切り抜いたペットボトルにホッチキスで止めます。本体と尾翼は、ビニールテープで止めます。あとは、先頭に新聞紙などを丸めて円錐形にすれば、完成です。
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| ペットボトルロケット |
飛ばすときは、ペットボトルに水を1/5ぐらい入れ、ゴム栓をします。発射台は、地面に60度ぐらいに棒を2～3本立て、その上にペットボトルロケットをセットします。ゴム栓に付いた空気針から、自転車用の空気入れで空気を入れると、ペットボトルの中にブクブクを泡が入っていきます。ペットボトル内の圧力が高くなると、ゴム栓が外れ水が飛び出し、ペットボトルロケットが飛んでいきます。500mlのペットボトルで、20～30m程度、飛びます。
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| ペットボトルロケット |
備長炭電池
幼稚園の息子と一緒に、広坂子ども科学スタジオで、備長炭電池を作る実験をしました。
まず、キッチンペーパーに飽和食塩水にしみこませます。そのキッチンペーパーを備長炭に巻き付け、上からアルミ箔を巻きます。これで、備長炭がプラス極、飽和食塩水が電解質、アルミ箔がマイナス極の電池になります。試しに、備長炭とアルミ箔にファンを付けたモーターを繋ぐと、ファンが回ります。プラス極とマイナス極を逆に繋ぐと、ファンは逆向きに回ります。
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| 備長炭電池 |
食塩水の3色信号
幼稚園の息子と一緒に、広坂子ども科学スタジオで、食塩水の3色信号を作りました。
これは、濃度の濃い食塩水の方が重いことを利用した実験です。メスシリンダーに、赤色に着色した飽和食塩水を入れます。その上に、黄色に着色した薄い食塩水をそっと注ぎます。最後に、青色に着色した水をそっと注ぎます。これで、3色信号のできあがりです。
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| 食塩水の3色信号 |