小学生の理科の実験としてよく見られるものにクリップモーターがあります。

私は磁場を身近に感じることができるものを何か作りたいと思い調べると、これにたどり着きました。

電子部品の中で一番単純な仕組みなのは金属線をただ巻いただけのコイルなので、コイルを理解することで電磁気学の基礎を学んでいきたいと思ったからです。


つくってみた

まず実際に作りました。

用意したものは

・エナメル線

・単三乾電池

・クリップ 2

・テープ

・紙やすり

・磁石

です。


エナメル線を両端に5㎝くらい余るように乾電池に10回巻いてコイルを作ります。

両端の余った部分を片方はやすりで全面、もう片方は反面だけやすります。

次にクリップの一部を伸ばして乾電池にテープでつけます。

コイルの真下の乾電池に磁石を付けます。

クリップにコイルを乗っければ完成です。

ちゃんとした説明はググればたくさん出るのでよろしくです。


このようにちゃんと回って嬉しかったです。



こうやって説明だけ見ればめちゃくちゃ簡単なのですが、実際に作ってみるとコイルが全然うまく回りませんでした。

コイルの輪っかをきれいな円にして重心を安定させたり、両端の線もまっすぐになるようにするのがとても大変でした。

また最初はエナメル線じゃなくてもテキトーな針金でいいっしょとかおもって鉄の針金を使っていたのですが磁石にくっついて全然回りませんでした。

鉄だと磁石にくっついてしまう以外にも、表面に被膜がないためにせっかくぐるぐる巻いたコイルが表面に電流が流れることからコイルの役割を果たさないなどいろいろ失敗しました。

でもその分学んだことを思い出せたということで良しとします。


しくみ

まず金属線に電流が流れると右ねじの法則により電流の進行方向に対して右回りに磁場が発生します。
金属線をぐるぐる巻けば


こんな風になります。
コイルの中だけ見れば上下方向に磁場が発生しています。
磁石も磁場を以下のように出しています。
この磁石と電流が流れているコイルを近づけると
磁石の磁場とコイルの磁場がぶつかるときがあります。
このとき反発してコイルと磁石が力を受けます。
この力を利用してコイルが回転してモーターが回るというわけです。
しかしこれではコイルはただ磁石から離れるように力を受けるように見え、またコイルが裏返しになれば今度は磁石とコイルが引き合ってしまいます。

まずコイルがどのように回転するか考えていきます。

と、丁寧に考えていこうと思ったのですが、疲れたのでざっくり説明していきます。
流れる電流

http://www.wakariyasui.sakura.ne.jp/p/elec/jibauke/hureminn.html