試してフシギ

ローレンツカあき缶を転がすのはどんな力?(No.144)

あき缶を転がすのはどんな力? あき缶を転がすのはどんな力?

実験監修:愛知工業大学客員教授 佐伯平二 
※監修者の役職は掲載当時のものです。
企画制作: 日本ガイシ株式会社

どうしてなのかな

並べた磁石の両側にレールをしき、アルミ缶をのせてレールに電流を流すと、アルミ缶はゆっくりと回転してレールの上を進みます。磁場内(磁力線があるところ)に置かれた導線(実験ではアルミ缶)を流れる電流は、磁場からローレンツ力(りょく)という力を受けます。アルミ缶がころがるのはこのためです。

そうかなるほど

アルミ缶が回転する方向は、磁石のN極・S極、レールに加えられている電気のプラス・マイナスによって決まります。この関係は、フレミングの左手の法則で示されます。 まず左手の親指、人さし指、中指をたがいに直角にひらきます。そして、磁場のN極からS極への方向に人さし指を、電流が流れるプラスからマイナスへの方向に中指を向けると、親指がローレンツ力を受ける方向を示します。
(図参照)

佐伯先生のさらに科学してみよう

ローレンツ力は、電子のように電荷をもった粒子が磁場や電場の中を運動する時に受ける力です。実験のように、磁場内にあるアルミ缶に電流、つまり、電子の流れを流すと、アルミ缶はローレンツ力を受けて、ころがることになります。

アルミ缶は紙やすりでよくけずり、塗装をきれいにはがしましょう。

1. フェライト磁石(四角型強力磁石)15個くらい
2. アルミパイプ 1本
(長さ1m 、磁石の厚さより2mm程度大きい口径のもの)
3. 単1アルカリ乾電池 4個
4. 板材 1枚
(長さ60cm×幅6cm×厚さ0.5cm程度)
5. リード線 1本(長さ80cm程度)
6. アルミ缶 1個(135mか160m)
7. 金のこ
8. ニッパまたはペンチ
9. 単1電池ボックス
組立セット 2セット(4個)
10. 両面テープ
11. 粘着テープ
12. 紙やすり

[工作の注意]

・NGKサイエンスサイトで紹介する実験は、あくまでも家庭で手軽にできる科学実験を目的としたものであり、工作の完成品は市販品と同等、もしくは代用品となるものではないことを理解したうえで、個人の責任において実験を行ってください。
・工作・実験を行う際は、必ず手順を読んでから行ってください。
・刃物や器具の取り扱いには十分に注意をし、ケガをしないようにしましょう。
・磁石をパソコンや携帯電話、磁気カードなどの近くに置くと故障の原因になります。注意しましょう。
・小学生など低年齢の方が実験を行う場合は、必ず保護者

  • 1

    板材の上に両面テープをはり、磁石のN極・S極のどちらか一方だけが表面にくるようにして直線状に並べます。

  • 2

    アルミパイプを金のこで切り、長さ45cmのレールを2本つくります。これを並べた磁石の両側に両面テープではりつけます。
    (残ったアルミパイプも実験で使用します)

  • 3

    リード線を2本に切り分けて両端のビニール被膜を3cmほどはがし、直列接続した電池ボックスに配線します。

  • 4

    アルミ缶の表面を紙やすりで包みこみ、くるくる回しながら表面の塗装をけずりとります。缶をつぶさないように、アルミの銀色の地肌が出るまできれいにこすりとりましょう。

[実験の注意]

・NGKサイエンスサイトで紹介する実験は、あくまでも家庭で手軽にできる科学実験を目的としたものであり、工作の完成品は市販品と同等、もしくは代用品となるものではないことを理解したうえで、個人の責任において実験を行ってください。
・工作・実験を行う際は、必ず手順を読んでから行ってください。
・刃物や器具の取り扱いには十分に注意をし、ケガをしないようにしましょう。
・磁石をパソコンや携帯電話、磁気カードなどの近くに置くと故障の原因になります。注意しましょう。
・小学生など低年齢の方が実験を行う場合は、必ず保護者

  • 1

    電池ボックスに乾電池を入れ、レールにリード線をつなぎます。

  • 2

    切り残したアルミパイプをレールに乗せると、すばやくころがっていきます。次にアルミ缶を乗せると、ゆっくりころがっていきます。

  • 3

    レールにつないだビニールコードを逆にすると、反対の方向にころがります。アルミパイプやアルミ缶に流れる電流の方向が変わると、ころがる方向も変わります。

    ※アルミニウムの表面には酸化アルミニウムの薄い膜ができます。  実験前にレールや缶をタオルなどでふくようにしましょう。

NGKサイエンスサイトで紹介する実験は、あくまでも家庭で手軽にできる科学実験を目的としたものです。工作の完成品は市販品と同等ではなく、代用品にもならないことを理解したうえで、個人の責任において実験を行ってください。

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