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2007年7月

2007年7月31日 (火)

空回りするモーターには電流が流れない

Motor 高校物理ではおなじみの問題ですが,上図のような装置(リニアモーター)に電池で電流を流すと金属棒に電池と逆向きの誘導起電力vblが生じて,回路に流れる電流がゼロになり,金属棒は等速vでレール上を滑ります。(電池の起電力をEとすると,E=vblとなるまで加速→電流ゼロ→金属棒が磁場から受ける力F=iblがゼロ→vで等速運動)

 で,これを生徒に見せてやろうと思って,太陽電池用モーター(内部抵抗が小さいからこの実験にオススメ)に電池と豆電球を直列につないだ回路を作りました。(科教協ではよく知られた実験ですが)
モーターの回転が上がるにつれて,豆電球が暗くなって,ほとんど消えてしまうのがよく分かります。→動画
モーターのプロペラを指で触って負荷をかけてやると,電球が明るさを増します(電流が増える)。この電流が仕事をしているのです。
「『モーターは発電機にもなる』なんてよく言われるけど,モーターとして動いてるときにも発電してるんだよ。だから,空回りしてるとき(仕事をしないとき)は,電流は流れてないんだ。電池も消耗しないんだね」
と説明したら,生徒は不思議そうな顔をしてました(笑)

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2007年7月21日 (土)

ピグリンの回転舞踏会

20070721 一昨日,生徒がこんなものを持ってきて「先生,これいったいどうなってるの?」と尋ねられました。
サントリーDAKARAのペットボトルのオマケでピグリンの回転舞踏会っていうらしいんだけど,なかなかよくできた玩具です。
ブタのピグリンにDAKARAのボトルを近づけるとくるくる回るのです。ボトルの反対側の面を近づけると逆回転します。→動画その1
 磁石が入ってて,磁束線同士の反発が起こってるようですが,なぜ回転するのでしょう?
それに回転方向は偶然に決まるんじゃなくて,近づけたボトルの面によって一意的に決まります。なぜ??
 手近にあった磁石を近づけていろいろと試してみたところ,磁石を少し傾けて近づけると回転することを発見しました。磁石を反対側に傾けて近づけると逆回転します。→動画その2
たぶん,ボトルの中に仕込んである磁石は,これと同じように斜めになってるのでしょうね。
 もうひとつ別の磁石をペットボトルのフタの中に入れて実験してみました(磁石のN極は2つとも上を向けてあります)。おお,ピグリンと同じ動きだ。→動画その3
S極を2つとも上を向けても,回転の向きは同じです。逆になるかと思ったのにな。
合成磁場で説明できるのか?と図を描いていろいろと考えたんだけど,どうもうまくいきません。
 何気なくフタの中に入った磁石に,もう一つの磁石を斜めにしてそーっと近づけてみました。そうすると,フタの中の磁石の片側がふわっと浮き上がりました。そうか,これだ!→動画その4
磁石Aを斜めに近づけると,磁石B(ピグリン)はひっくり返ろうとするんだけど,このおかげで重心の位置(接地点)が中心からズレるから回転してしまうのでしょう。(動画4を見ると分かりますが,磁石Aを手前に傾けると,磁石Bは手前が浮き上がります)
回転の向きが一意的に決まるのもこれで説明できます。なーるほど(・∀・)

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2007年7月15日 (日)

BB-Shoutのチャンネルリスト

20070715_1
 BB-Shout,毎日聞いてます(^-^) こりゃいいわ。
専用のポリカーボネート・ケースに入れたので見栄えも多少良くなったでしょ。

 好みのチャンネルを登録してたら,いつのまにか90局以上になりました。こちら→BB-Shoutのチャンネルリスト
レゲエ,サルサ,ジャズ,ブルース,60~80年代ロックが多いので,趣味が合う人じゃないとつまんないと思うけどね(^^;)
 そういえば気に入ってたradioiojazzはMP3配信を止めちゃったのかなあ。どなたか消息をご存じないですか?


 

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2007年7月 8日 (日)

ビオサバールの法則で直線電流の作る磁場を計算する

この記事は,あらためて書き直しました。こちらをご覧ください。

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 体調が悪くてこの土日はほとんど寝てたんだけど,少しだけ教材研究もしたので,メモしておきます。

Image2 高校物理ではビオ・サバールの法則を教えないので,「直線電流の作る磁場はH=i/2πrで,円形電流の作る磁場はH=i/2rだ」とかって天下るんだけど,ちょっと気持ち悪いですよね。で,初学者にも分かるように計算できないかと思ってやってみました。
 高校ではベクトルの外積を教えないので,「電流素片idzがつくる磁場の向きは右ねじの法則で分かるだろ?」
ってことで,ビオサバールの法則も大きさだけの式にしてみました。
Image4_1
Image3 なんとか答えは出てきたけど,ちょっとインチキくさいかも。
でも,ネットで調べてみるとこうやって計算してる人も何人か見つかりましたし,もっとインチキくさいのもありました(^^;)
 体調不良で頭がサエないので,計算間違いもあるかもね。なんかオカシイところを見つけたら教えてくださいm(__)m


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