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簡易モーター
１ 学習の内容
| モーターは私たちの生活の中でいろいろな製品に使われていますが、永久磁石と電磁石の組み合わせで、磁力の引力・斥力を上手く利用しています。 ここでは、自作のコイルとフェライト磁石で簡易モーターを作り、モーターの原理について考えてみます。 |
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２ 準備物
| ・エナメル線（直径0.6mm程度）1.3m
・フェライト磁石（１個） ・紙ヤスリ ・単一乾電池（１個） ・電池ボックス ・網戸押さえゴム（太さ3.5mm、長さ1.2cm２本) ・セロテープ ・ラジオペンチ ・両面テープ（肉厚） |
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３ 作り方
(1) 回転子（コイル）の製作
① エナメル線の一端を乾電池の長さほど残して乾電池に巻き始め、他端が乾電池の長さ以上残るまで巻き付けて、コイルを作ります。巻き終わったら乾電池から抜いて、ばらけないように指で押さえます。
② コイルの対称な位置で、エナメル線の両端を、コイルに２回ずつ巻き付けます。軸の両端を乾電池の幅の長さで切り落とします。軸がコイルの中心になるように形を整えないと回りが悪くなります。
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| エナメル線の一端を乾電池の長さほど残して乾電池に巻き始める | 他端が乾電池の長さほど残るように巻いたら、エナメル線の端をコイルに２回ほど巻き付ける | 反対の端もコイルに２回ほど巻き付け、対称な形に整える |
| 軸の両端を乾電池の幅の長さで切り落とす |  |
③ 軸のエナメルをサンドペーパーを使ってはがします。サンドペーパーはコイル側から外向けに動かすとエナメル線が曲がらずうまく磨けます。
| 一方は全部はがしますが、他方は上半分だけはがします。 ここでいう、「上半分」というのは、コイルを立てた状態での「上」です。コイルに指を入れて回しながらサンドペーパーで磨くとうまく磨けます。 |
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はがし足りないと回らないことが多い（はがしすぎても回ることが多い）での、しっかりはがすようにしてください。
④ 両端に網戸押さえゴム(1.5cmに切っておく)をはめ、コイルの形を整えて完成です。
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| 「上半分だけ残す」が分かりにくいときは、指を入れてみがき始め→ | 指を抜かないように回転させながらみがく | 軸の両端から「網戸押さえ」をはめる |
(2) 軸受けの製作
⑤ 乾電池ホルダーの金具の突起部分をラジオペンチでつぶします。
⑥ 肉厚の両面テープを金具の広い方の幅で切り、金具の幅の広い部分に貼ります。
⑦ 両面テープを貼った金具の下を、乾電池ホルダーの内側の底に合わせ、乾電池の端子が当たるよう貼ります。
⑧ フェライト磁石がぐらつかないように、乾電池の腹の中央部分にセロテープで固定しておきます。
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突起部分をつぶす |
金具を両面テープで貼る |
磁石を電池に固定 |
⑨ 乾電池をホルダーに納め、フェライト磁石を置き、軸受けにコイルを置いて回転させます。回りにくい時は、最初に少し勢いをつけてやります。
⑩ コイルの裏表に、絵の上下に注意して貼ると楽しいモーターになります。
（鳥かごの絵（クリックすると原稿が出てきます（ｐｄｆ）。…印刷して利用してください。）
⑪ 磁石を横や上に持っていくと回転の様子が変わります。
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| 【注意】 うまく回転しないとき、全体を傾けると回り始めることがあります。 |  |
４ 上手く回らない原因
・はがし残し…はがすべきエナメルがはがれていない。
・はがし過ぎ…残しておくべきエナメルまではがしてしまった。
・電池の消耗…マンガン電池は使うと内部抵抗が大きくなるので、単独で電圧を測って1.5V以上あっても、コイルにつないで電流を取り出すと、電圧は極端に低下します(２分の１～10分の１)。アルカリ電池や新しい電池に換えてみてください。
・磁石の位置…フェライト磁石の位置が悪いと回りにくくなります。いろいろ位置を変えてみてください。
・コイルのバランス…コイルは、軸に対して対称に作られていないとバランスが悪くてよく回りません。形を整えてみてください。
５ 解説
| コイルに電流を流すと右の図のようにコイル（回転子）に磁場が生じ、フェライト磁石と回転子の間に力が作用し、回転し始めます。回転開始後、エナメルをはがしていないところがゼムクリップと接すると、電流は流れなくなりますが余力で回り続け、また、電流が通じるようになります。 |
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詳しい説明（クリックすると詳しい説明が見られます（ｐｄｆ）。）