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【簡単実験:小学生対象】未来の電車が走り出す!?リニアモーターを作ってみよう!

今回の実験テーマは「リニアモーター」!🚅
リニアモーターカー(リニア中央新幹線)を知っていますか?

磁力を使って車体を浮上・推進させ、時速500km以上の超高速で走行する次世代の鉄道です。東京〜大阪を約1時間で結ぶとても早い新幹線で、現在、2034年以降の開通に向けて工事中です。


このnoteでは、そんなリニアモーターカーがどうやって動いているのか実験を通して体験してみましょう!
お家にあるものでできるので、ぜひnoteの手順に沿ってチャレンジしてみてくださいね😉✨️




今回の目的

私達が普段乗っている電車は電気を回る力に変えて走ります。ですが、リニア新幹線は電気と磁石の力で、車輪なしで動くのです、、!
ということで、今回は電気と磁石で回る仕組みではなく、まっすぐ動く力に変える仕組みを実験で見つけていきたいを思います!


リニアモーターを作ってみよう!

\用意するもの/

・電池(今回は単3電池を使用)・・・2個
・導線付き乾電池ボックス・・・1個
・磁石(カバーが付いていないもの)・・・10〜12個程度
・透明下敷き(またはカードケース)・・・20センチx4センチに切る 1個
・アルミテープ(またはアルミホイル)・・・20センチx2センチ 2個
(※)ストロー・・・8センチ程度に切ったもの 1個
・(※)アルミホイル・・・ストローに2周くらい巻けるサイズ 
※今回の実験ではアルミ蒸着袋で代用
・両面テープ
・セロハンテープ


実験スタート


まず、アルミテープを透明下敷きに貼っていきます。

下敷きの真ん中に目標代わりの点線をつけておくと貼りやすいです。

反対側はアルミテープ同士をくっつけず、間をあけたいので5mm~7mmを織り込むような形で貼ります。初めに5mmを折ってから貼ることをオススメします。

コツはアルミテープをシワなくぴったり下敷きに貼ること。定規を使って上からなぞってみました。強くやると破れてしまうので力加減に注意です!

そして裏面の真ん中に両面テープを貼ります。あとで磁石を貼るためにあえて両面テープを使っています。

完成するとこんな感じ。

では実際に磁石を両面テープの上にくっつけていきましょう!ここでは、同じ極を上にして揃えるのがポイント。N極とS極があるので、磁石同士をくっつけたまま、1つをスライドすると向きを揃えて並べていくことが出来ます。
こうすることで、反発する力でひっくり返らないように簡単に置いていけます👌

磁石の極の貼り間違いがないか余った磁石を近づけてみてチェックしましょう。
じゃーん!表にするとこんな感じ


ここで、乾電池を入れ、導線付き乾電池ボックスに電気を入れて、アルミテープにくっつけてみましょう。
今回はアルミを巻いた筒が実際に動くか、試してみたいと思います✨️
(ストローにアルミホイルを1周半程度巻いて、短めセロハンテープで止めて筒状にしてください)

さぁいざっ!動くか!?

上手く電気が通らず、一発で上手く動かない場合もありますが、何度も調整をして、粘りづよくチャレンジしてみてください。
私達は今回、ストローとアルミホイルを忘れてしまい、アルミ蒸着袋を筒状にしてやってみましたが、ストローにアルミホイルを巻いてやってみることをオススメします😉

成功するとこんな感じに動きます👇️



なぜ動いたのか?

中学校の理科で出てくるアレですね。

「フレミングの左手の法則」で、磁石と電流によって生まれる力で動いています。
図のように左手の中指・人差し指・親指を、たがいに直角になるようにします。次に、 中指電流の向きに、 人差し指磁界の向きに合わせます。すると、親指の向きが決まります。
このときの親指の向きが、電流が磁界から受ける力の向きを表すことになります。
(中指から親指にかけて、 「電」・「磁」・「力」 と覚えましょう)

フレミングの左手の法則でそれぞれの力を矢印で示してみると・・・



<まとめ>
電気が流れる+磁石の力がはたらく
→動く力が生まれる



実験はいかがだったでしょうか?上手く出来ましたか?そして、リニアモーターへの理解は深まりましたか?😉

もし興味があれば、
・磁石を重ねて力を強くしたらどうなる?
・乾電池を増やしたら?
・もしレールを長くしたらどうなる?
などなど、色々試してみてくださいね✨️

・・・


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