実験Ｄ．ＢHEADLINE
テーマ：『電気と磁石』
目的：
電気と磁石の関係を簡単な環境で学習してゆく。
注意：
・エナメル線は、長く、電流を流すと、熱くなります。。
概要：
1.磁石から出る磁力線の観察
2.観察用治具作成
3.磁石の方向、電池の方向、巻き数の違いを組み合わせた実験結果をまとめる
4.コイルと電池、磁石でリニアモーターカーのような動作を考察する。
備品：
①工作用紙：1人 5ｃｍ×5ｃｍ 1枚
②ストロー：1人 直径５ｍｍ長さ１０ｃｍ １本（細いストローでもよいかも）
③電池：１人 １本（単一～三 どれでもよい。なければ、グループで３本ほど）
④コイル作成用単三電池（電気がなくてもよい）：１人 １本
⑤磁石（円盤型）：1人1個
⑥エナメル線：１人 ９０cm１本（１．５ｃｍ直径で１０巻きで約５０ｃｍ。両端の１５cm×２を加えて、約９０ｃｍ）
太さは、あまりこだわりませんが、０．３ｍｍ程度。
⑦紙やすり：１人 3ｃｍ×3ｃｍ 1枚
⑧セロテープ：各グループ１
⑨はさみ：1人１
⑩設計図＆表：1人1枚
⑪砂鉄または被覆付針金の粒のボトル：３つ
⑫発電機模型：１つ （コイル、LED 含む）
⑬テスター
⑭ワニ口クリップ付リード線：１人２本（ないと思うのでグループで４本）
⑮リニアモーターカーセット：各グループ１（銅線コイル１、単４電池１、ネオジム磁石４）
準備：
特には、ない。
進め方：
1.皆さんは、東西南北の方角をどのようにして調べますか？ここに方位磁石があります。この使い方は、真ん中の針の片方が北をさし、もう一方が南を指します。これで、山の中で道に迷った時、どちらに向いているかがわかります。では、どうしてこの針は北を指すのでしょうか？
2.この地球は、大きな磁石になっています。北極付近には、Ｓ極、南極付近にはＮ極があり、方位磁石のＮと北極付近のＳが引き合うので、方位磁石の針が動くのです。
3.では、ここにボタン型（円盤型）磁石があります。これにはＮやＳの文字が書いてありません。どのようにして調べたらよいでしょうか？
方位磁石で調べる。
Ｎ、Ｓがわかっている磁石を近づけてみる。
磁石を水に浮かべて、指す方向をみる。
4.一つの方法として、このような方法はどうでしょうか。
いくつかのボタン型電池をつなげて、糸でつるして、北を向く方の面がＮ極。この面にＮ極と分かるように、印をつけておきましょう（シールやマジック、セロテープで）
5.さて、ＮとＳ極の話から始まりましたが、エナメル線を巻いたコイルも磁石になるということから「電気と磁石」の実験をしてゆきましょう。
6.ここにエナメル線があります。両端から１５ｃｍを残して、単３電池に右巻きに（電池を上から見て右に渦を巻く）１０回巻きつけます。電池を抜いてコイルだけにします。
１５ｃｍの部分をコイルの輪の中を２回通してコイルを束ねます。両端の１ｃｍほどを紙やすりでエナメルをはがします。各自の設計図を参照。
7.次に５ｃｍ四方の工作用紙とストロー１０ｃｍを用意します。ストローの端１ｃｍのところに３～４本、切れ目を入れて、外側に折り広げます。ここと工作用紙をセロテープで貼り合わせます。
8.完成図
9.さて、道具ができたので、これからが、実験です。
10.以下のように磁石、コイル、電池をセットします。磁石は裏から工作用紙の真ん中にセロテープで貼り付けます。エナメル線と電池のマイナスをセルテープで貼りつけます。
コイルには、どこからも力が加わっていないようにします。
11.電池のプラスに一瞬、エナメル線の端を着けると、コイルはどうなるでしょうか？予想してください。（エナメル線は、長く電気を流していると熱くなります）
12.次に、磁石を今と裏返しにして同じことをするとどうなるでしょうか？予想してください。
13.次に、電池のプラス側のエナメル線とマイナス側のエナメル線を入れ替えてみましょう。（コイルと電池のセットをストローから外し、ひっくり返す。）どうなりますか？
組み合わせの結果を表にコイルの動き（付く・離れる）を書いてみましょう。
| 電流（右向き） | |||
| 上から下 | 下から上 | ||
| 磁石 | Ｎを上向き | ？ | ？ |
| Ｎを下向き | ？ | ？ | |
14.これらから、磁石とコイルの間でどのようなことが起きたのでしょうか？
＜解説＞
コイルは右巻きとして考えます。
15.さて、この観察を基本にして、次の考察をしてください。ここに、銅線で作った右巻きコイルと単４電池、ネオジム磁石があります。電池のプラス側、マイナス側に磁石を２つずつつけて、コイルのトンネルの中に投げ込むとどうなるでしょうか？磁石の向きの組み合わせ表を基に考えて、実験してみてください。
磁石と電池の組み合わせ 投げ入れる側
外側が？ 外側が？ 左から入れると？ 右から入れると？
| 磁石と電池の組み合わせ | 投げ入れる側 | |||
| 外側が | 電池 | 外側が | 左から | 右から |
| Ｓ | ＋ － | Ｓ | ||
| Ｎ | ＋ － | Ｎ | ||
| Ｎ | ＋ － | Ｓ | ||
| Ｎ | － ＋ | Ｓ | ||
16.さて、どうでしたか？
「電池と磁石のセットが、コイルの中を進む」組み合わせがわかりましたか？さて、どうして動くのでしょうか？ 考えてください。
