【星屑】単極モーターを自作しよう!簡単でよく回る。材料は100均で買えるシンプルなモーターの製作。

100均で買える材料を使って簡単でよく回る「モーター」を自作してみよう!

作り方とコツをご紹介します。

磁力と電流から生まれる力の勉強に最適です。

1.概要

今回は「単極モーター」を作ります。磁石が発生する磁場内において電流が流れる導体に力が発生するという現象を利用しています。

材料は非常にシンプルなもので、完成したモーターもシンプルなものですので、原理や仕組みが理解しやすいという特徴があります。

しかも、結構適当に作ってもよく回ります(これは超強力なネオジム磁石のおかげ)。お楽しみください。

2.用意するもの

・単3乾電池:1本
・銅線:少々
・ネオジム磁石:2個
・ワッシャー(5円玉、50円玉でもOK):1個
・セロハンテープ:少々

すべて100均で購入できますね。

ワンポイント!
・単3乾電池はアルカリ電池が良い。
・銅線は太さが1mm程度のものが扱いやすい。
・ネオジム磁石は大きさが乾電池の太さと同じ程度のものが良い。

3.注意事項!

ネオジム磁石は日本人が発明した世界最強の磁石です。

ネオジム磁石の取り扱い
・超強力!指を挟むと骨折の可能性あり!
・超極力!時計、スマホ、キャッシュカードなど使用不能に!
・小さい子供には触らせない!飲み込んだら命の危険が!

吸着の衝撃ですぐ割れます。簡単に割れますので扱いは注意深く、丁寧に。

使わないときは両面に金属板をつけておくと安全です。

4.作り方とコツ

4.1.電池の+側にワッシャーをセロハンテープで貼ります。

ワッシャーは銅線が落ちないようにするだけなので金属でなくてもOK

エンジニアパパ

4.2.電池の-側に磁石を2個つけます。裏表は気にしなくてOK。

磁石は強力なので接着剤やテープで貼らなくても大丈夫!

エンジニアパパ

4.3.電池を立てます。

4.4.銅線を曲げて形を作ります。

今回の工作で一番難しいポイント!上は細く作ろう。下は磁石の側面に銅線が軽く触れる程度がベスト!

エンジニアパパ

エジソン

銅線の形状は写真のとおりでなくても回るぞ。いろいろな形にチャレンジしてみよう!

4.5.電池の上に載せると勢いよく回ります。Good job!

注意事項
長時間、回し続けない。
電池が加熱します。 30秒くらいを目安に電池を休憩させましょう。

絶対に回したまま放置しないでください(火災の危険があります)。

5.なぜ回る?!

今回のモーターはフレミングの左手の法則を使っています。

フレミングの左手の法則は、ジョン・フレミングによって考案された、磁場内において電流が流れる導体に力が発生する現象(ローレンツ力)の、それぞれの向きの関係を示すものである。

ちょっとわかりにくいので下の2つの図を見ていただこう。

電流の向き(プラス極からマイナス極へ)、磁界の向き(N極からS極へ)がわかると、フレミングの左手の法則から、銅線に掛かる力の向きが決まります。

図のような場合、左側の銅線には奥に向かう力が、右側の銅線には手前に向かう力が発生し、銅線が回転します。上から見ると時計回りに回ります。

今回は磁石の極性がわからないので、一度回して回転方向を確かめたら、磁石をひっくり返して同じように回してみましょう。さっきとは逆に回っているはずです。

この回転方向から磁石のN極、S極がわかります。

ちなみに「フレミングの右手の法則」というものも存在する。ややこしいので間違えないように注意しよう。

エンジニアパパ

6.やってみよう!考えてみよう!

今回作ったモーターの応用を考えよう!

Q1:どうやったらもっと速く回せるか?

Q2:回す力を強力にするにはどうしたらよいか?

Q3:この回転を別のエネルギーに変えるには?(例えば、回転→光など)

Q4:銅線の形状を変えると回り方はどう変化するか?

是非、いろいろとチャレンジしてみよう。

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