阿部科学教育アーカイブスができること｜物理実験を通して創造性豊かな人材を育てます


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６．磁界・電磁気


１．電流と磁界

　　　タイトルをクリックすると、実験書（PDFファイル）が開きます。
写真 タイトル 説明 ビデオ
611 abejukugaikan 磁界の導入のための実験 ①ニッケルコインである古い50円玉以外は磁石につかない。磁性体である鉄はコイルの芯にすると磁化する。②鉄粉をパスケースに入れて磁石を近づけると磁界の方向に模様が見える。磁性流体によって磁力線の方向にとげのような形状が見える。③切符の磁気記録が読み取れる。
612 abejukugaikan 電流のまわりの磁力線の様子 直線導線，円形導線，コイルの中心またはその周囲に小磁針を置いて磁力線の様子を推測する。
613 abejukugaikan 直線電流のまわりの磁界の式 直線電流のまわりの磁界の大きさが，電流の大きさに比例し，電流からの距離に反比例することを確かめる。

２．電磁力

621 abejukugaikan 電磁力（フレミングの右手・ローレンツ力） 電流を流した振り子によってフレミングの左手の法則を確かめる。ローレンツ力によって磁界中のイオンがローレンツ力を受け電解質溶液が流れることを確かめる。
622 abejukugaikan モーターの製作 クリップモーターと単極モーターの製作

３．電磁誘導

631 abejukugaikan レンツの法則 レンツの法則を磁石を出し入れする場合と1次コイルに電流を流す場合の2種類が可能な教具。
632 abejukugaikan 渦電流２種（導体板・導体管） 導体管内でネオジム磁石を落とす場合とネオジム磁石の振り子を銅板上で振らせた場合におきる渦電流。
633 abejukugaikan 移動導体（リニアモーター・発電） 磁石を敷いたレール上にアルミ管を置いてハンドジェネレーターで動かす。ハンドジェネレーターを増幅型検流計にしてアルミ管を動かすと検流計が触れる。 videocamera
634 abejukugaikan 磁石の速さと誘導起電力の大きさ コイルに近づく磁石の速さと誘導起電力の向きと大きさの関係を調べる。
635 abejukugaikan 直流モーターと発電機 ①直流モーターの構造の観察。オシロスコープをつないで発電の波形を観察。②ハンドジェネレーターで豆球をつける。ハンドジェネレータを互いにつないで，モーターと発電機の役割を理解する。
636 abejukugaikan モーターとエネルギー保存 モーターと豆電球を直列につなぎ，モーターを手で止めたときと回しているときとで豆電球の付き方を観察する。

４．交流

641 abejukugaikan 交流と整流 LEDのつなぎ方を変え交流を入力して点滅のしかたを観察する。全波整流と半波整流の波形および平滑化された波形を見る。
642 abejukugaikan 自己誘導（LED発光）２種 ①チョークコイルを使ってコイルが自己誘導で大きな電圧を発生させることを観察する。②チョークコイルを使ってコイルが自己誘導で大きな電圧を発生させることを観察する。同時に，逆起電力であることを確認する。
643 abejukugaikan コイルのインダクタンス（LCRメーター） インダクタンスがコイルの断面積や巻き数とどのように関係しているかを調べる。
644 abejukugaikan 電源トランスによる変圧実験 電源トランスを使って，①次側電圧と②次側電圧が比例することを確認する。

５．交流回路

651 abejukugaikan コイルのリアクタンスと電球の明るさ コイルに交流電源をつなぎ鉄心を徐々に入れ，直列につないだ電球の明るさの変化を観察する。
652 abejukugaikan コイルのリアクタンスの測定 <大型チョークコイルに60Hzの交流電源を入力し電圧と電流を調べてリアクタンスを求める。>
653 abejukugaikan コンデンサーのリアクタンスと電球の明るさ 60Hz交流電源に容量の異なる4種類のコンデンサーをつなぎ変え，電球に接続して明るさを観察する。電圧と電流の関係からリアクタンスを求める。コンデンサーの容量を変えて，リアクタンスと電気容量の関係を求める。
654 abejukugaikan コンデンサーのリアクタンスと周波数 コンデンサーのリアクタンスが周波数に反比例することを検証する。
655 abejukugaikan 交流に対するR，L，Cの位相の観察 抵抗またはコイルまたはコンデンサーを交流電源につないで位相のずれを観察する。
656 abejukugaikan コンデンサーの充電曲線とコイルの自己誘導 抵抗またはコイルまたはコンデンサーを低周波発信器につなぎ方形波を入力して電流の変化を観察する。
657 abejukugaikan RLC直列回路の共振 RLC直列回路に低周波発信器で電圧をかけ，周波数を変えながら電流を調べ，インピーダンスを求める。
658 abejukugaikan イコライザーの仕組み コイルやコンデンサーにCDデッキから音楽を入力し高音や低音がカットされる様子を聞く。
659 abejukugaikan 共振回路の周期 共振回路を製作し，コンデンサーの電気容量を変えて，振動周期T＝2π√LCを確認する実験。回路の抵抗を変えると減衰の緩急を見ることができる。常微分方程式の学習と組み合わせれば大学教養部程度まで可能。
660 abejukugaikan 電圧ベクトル2017 RLC直列回路において，抵抗，コイル，コンデンサーの電圧は位相が異なることから，全体の電圧V，それぞれの電圧VR，VC，VLの間にV^2＝VR^2＋（VL—VC）^2の関係がなり立つ。それらのリアクタンスの関係をおよそ480Ω，480Ω，120Ωまたは480Ω，480Ω，840Ωの値にすることによって，わかりやすい3平方の関係を実現している。