「回転しない」モーター？おうちでリニアモーターカーを工作してその原理を体験しよう！
サイエンストレーナーの桑子研です。毎日が実験。
自由研究でも使える、リニアモーターカーの原動力がわかる実験の紹介です。
もし「タイヤを使わずに時速600kmで走る乗り物がある」と言われたら、信じられますか。しかも、その原動力となる力の仕組みは、実はアルミホイルと磁石だけでおうちでも再現できてしまうのです。
「回転」しないモーター、リニアモーターとは
私たちがふだん目にする電車は、車輪が「回転」することで前に進みます。ところがリニアモーターカーは、車輪を回すのではなく、「浮上」しながらまっすぐに走ります。その名前の通り、「リニア（linear＝直線）」の動きを生み出すモーターを使っているのです。
一般的なモーターは、電気の力で軸を回転させて動力に変えますが、リニアモーターは回転という段階をすっ飛ばし、はじめからまっすぐな動きをつくり出します。まるで見えない手に押されているかのように静かに、それでいて力強く動くこのしくみは、子供も大人もワクワクさせてくれます。今回は、そんなリニアモーターの原理を、たった5つの道具で体感できる実験をご紹介します。アルミホイルと磁石を使って、親子で一緒に「見えない力」の不思議に触れてみませんか。
リニアモーター「バー」を作ってみよう！
この実験では、アルミ箔で作った細い棒（バー）が、磁石の上を驚くほどの速さで滑り出します。
科学のレシピ：
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- アルミはく
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- フェライト磁石×10個以上（100円ショップで手に入ります）
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- 下敷き
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- 両面テープ
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- はさみ
- 乾電池（手回し発電機でもOK）
実験手順：
① 磁石を下敷きに貼り付ける
下敷きに両面テープを貼り、Ｓ極を上にして磁石を一直線に並べてつけていきます。
何個でも良いですが、１０個以上をおすすめ！
② 下敷きをひっくり返して、アルミ箔のレールを両脇にはりつけていきます。
アルミ箔を太さ1cmほどの帯状に２本切ります。下敷きをひっくり返して、磁石の張り付いた面を下にして机におきます。レールを直線に並んだ磁石の真上をはさむように置き、両サイドを両面テープで止めます。
③ 「バー」を作る
ボールペンの芯などを使って直径0.5mm、長さ5cmほどの（厳密にこの大きさでなくてかまいません）アルミ箔のパイプを作ります。
クルっと巻きます！
④ レールの上に「バー」を置いて電流を流す。
レールの上にアルミパイプをおいて、レールに電流を流してみましょう。
1.5Vの電池1本でも構いません。電流を流すと、なんとバーがすごい速さで動き始めます！手回し発電機を使えば、手で回す速さに合わせてバーが滑り出す様子も楽しめます。こちらの動画をご覧ください。
そして面白いのが、電池の向きを変えると、バーの動く方向も逆になることです。まるで、私たちの操作に合わせてバーが意思を持っているかのようですね。
この不思議な動きの正体は、「電磁力」です。電流が流れるアルミ箔（バー）が、磁石の作った磁場の中に入ることで、電磁力という力がはたらきます。この力がバーを磁石の列に沿って一直線に押し出すので、バーは回転せずにまっすぐ進むのです。電池の向きを変えると電流の向きが変わり、それに伴って力の向きも逆になるため、バーは反対方向に動くのですね。
小さな実験の先に、時速600kmの世界がある
このアルミ箔のバーを動かしている力と、リニアモーターカーを時速600kmで走らせている力は、実はまったく同じ「電磁力」です。実際のリニアモーターカーは、車体に積んだ超電導磁石と、地上のコイルとの間にこの力を発生させることで、車輪を使わずに浮き上がりながら進んでいきます。手のひらサイズの実験と、未来の乗り物が同じ原理でつながっていると思うと、なんだか不思議な気持ちになりませんか。うまくいかない場合は、磁石を増やしたり、アルミ箔のパイプを軽くしたりと、いろいろと工夫してみてください。この「リニアモーターバー」を一周させて走らせるにはどうすればいいか、親子で一緒に考えてみるのも楽しいですよ。ぜひ、ご家庭で未来の乗り物の不思議を体験してみてくださいね。
リニアモーターはもっと身近なところで電動シェーバーにも使われているというのを知っていましたか？
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