Moottorin “kommutaattori” täysin näkyvissä! Oppilaiden ymmärrystä räjäyttävä kokeellinen opetuslaite (sähkömagneettimoottorin demonstraattori)
Moi! Olen fysiikan valmentaja Ken Kuwako. Jokainen päivä on uusi kokeilu.
”Miten ihmeessä pelkkä sähkövirta saa raskaat koneet pyörimään?” Tämä yksinkertainen kysymys oli alkusysäys nykyisille keksinnöille, ja siitä syntyi jotain mullistavaa: sähkömoottori. Nykyään elämämme olisi lähes mahdotonta ilman niitä. Moottoreita löytyy kaikkialta – älypuhelimen värinästä pesukoneisiin ja tulevaisuuden sähköautoihin. Silti moottorin sisällä piilevä pieni yksityiskohta on usein yläkoulun fysiikan vaikein pähkinä purtavaksi. Tänään esittelen yllättävän työkalun, jolla tuo oppimisen este murtuu kertaheitolla.
Luonnontiedon opettajille: Taianomainen laite, joka muuttaa kysymysmerkit ahaa-elämyksiksi
Kun opetat moottorin toimintaperiaatetta luokassa, mikä on suurin haaste? Luulen, että monet opettajat vastaavat yhteen ääneen: virrankääntäjä eli kommutaattori.
Se monimutkainen mekanismi, joka kääntää virran suunnan aina, kun käämi on pyörähtänyt puoli kierrosta. Oppikirjojen kuvat ovat kaksiulotteisia ja jättävät oppilaat usein raapimaan päätään. Monet opettajat käyttävät tuntikausia rakentaessaan klemmarimoottoreita oppilaiden kanssa. Itse tekeminen on tietysti upeaa oppimista, mutta joskus tarvittaisiin jotain selkeämpää ja intuitiivisempaa näyttämään, miten virrankääntäjä todella toimii.
Tässä kohtaa apuun rientää suosikkivälineeni: Artecin sähkömagnetismimoottori.
Artec Sähkömagneettinen moottori -malli
Hinta on niin edullinen, että sitä saattaa ensin epäillä, mutta juuri sen pelkistetty muotoilu tekee moottorin sydämestä eli virrankääntäjästä täysin näkyvän. Se on loistava apuväline oppituntien valmisteluun ja auttaa oppilaita ymmärtämään tekniikkaa silmänräpäyksessä.
Kolme syytä, miksi tämä moottorimalli on opetuksen tähti
Miksi juuri tämä laite toimii niin hyvin? Tässä kolme painavaa syytä:
1. Virrankääntäjän toiminta visualisoituu
Tässä mallissa magneetit, käämit ja ennen kaikkea virrankääntäjä ovat täysin näkyvillä. Oppilaat voivat seurata omin silmin, miten harjat koskettavat virrankääntäjää käämin pyöriessä ja miten virran suunta vaihtuu juuri oikealla hetkellä.
Moottorin jatkuva pyöriminen vaatii tarkkaa ajoitusta – se on kuin hienostunut kytkintekniikka. Kun laite pärisee ja pyörii, se näyttää melkein siltä kuin se tekisi monimutkaisia laskutoimituksia pysyäkseen liikkeessä. Tämä herättää oppilaiden uteliaisuuden välittömästi.
Se tarvitsee pienen alkuvauhdin toimiakseen, mutta sen jälkeen meno on dynaamista. Fysiikan luokka herää taatusti eloon!
2. Magneettikentän ja pyörimissuunnan suhde tuntuu käytännössä
Moottorin pyörimissuunta riippuu sähkövirran ja magneettikentän suunnasta. Tämä on yksi luonnon kauniista säännöistä, jonka fyysikko Fleming löysi jo 1800-luvulla.
Koska laite toimii tavallisilla paristoilla (3V), oppilaat voivat itse kokeilla, mitä tapahtuu, kun paristot laitetaan väärinpäin tai magneetit käännetään.
”Mitä tapahtuu, jos vaihdamme virran suuntaa?”
”Entä jos käännämme magneetin?”
Näiden kysymysten kautta oppilaat sisäistävät Flemingin vasemman käden säännön periaatteen omien havaintojensa kautta. Tällainen oivaltaminen on paljon tehokkaampaa kuin pelkkä ulkoa opettelu.
3. Edullinen hinta mahdollistaa ryhmätyöskentelyn
Kalliit tarkkuuslaitteet jäävät usein vain opettajan pöydälle demonströitäviksi, jolloin takarivin oppilaat eivät näe mitään. Tämä malli on kuitenkin niin edullinen, että niitä on mahdollista hankkia jokaiselle pienryhmälle.
Kun jokaisella ryhmällä on oma laite, jokainen oppilas pääsee kokeilemaan, tutkimaan ja tuntemaan moottorin mekaniikan. Tämä osallistava tyyli maksimoi uteliaisuuden ja syventää oppimista huomattavasti.
Vinkki opetuksen valmisteluun: Joskus Amazon näyttää ”ei oota”, mutta kannattaa kysyä suoraan valmistajalta (Artec). Kun välineet ovat valmiina jokaiselle ryhmälle, oppitunti sujuu kuin rasvattu.
Moottorin toiminnan ymmärtäminen on avain generaattoreihin ja kaikkeen moderniin teknologiaan. Tämän laitteen avulla voit muuttaa oppilaiden ”tämä on vaikeaa” -asenteen aitoon tieteen riemuun ja ymmärrykseen!
Ota yhteyttä ja kysy lisää
Tiede on ihmeellistä ja hauskaa! Kerään sivuilleni helposti ymmärrettäviä ohjeita kotona tehtäviin kokeisiin ja vinkkejä tieteen maailmaan. Tutki rohkeasti lisää!
・Lisää minusta (Ken Kuwako) löydät täältä.
・Yhteydenotot (kirjoitustyöt, luennot, työpajat, tv-työt jne.) tämän linkin kautta.
・Seuraa uusimpia päivityksiä X-palvelussa!
Katso kokeiluvideot Youtube-kanavaltani!
テレビ番組監修・イベント等のお知らせ
- 「ネイチャーティーチャー」（TBS）に出演しました。Tverにて11月3日（火）まで配信中です。
- サタプラ（MBS）にて「日常に潜む！ピンチ脱出法について」のコーナーに出演しました。Tverにて11月7日（土）まで配信中です。
- 11月4日（水） ZIP（日本テレビ）7:20頃放送予定（科学監修）
- 11月27日（金） テレビ監修番組放送予定
- 12月26日（土） ナリカサイエンスアカデミー（教員向け実験講習会）開催
１１月のイチオシ実験！
どうして結露は起こるのか？結露を防ぐためには？実験で確かめよう！
書籍のお知らせ
- 『高校入試 分解問題集 理科』（学研）…難しい問題も小さな問題に分解することで、問題を解くことができます。そんな分解の技術が身につくように深く関わりを持って作りました。
『大人のための高校物理復習帳』（講談社）…一般向けに日常の物理について公式を元に紐解きました。特設サイトでは実験を多数紹介しています。※増刷がかかり６刷となりました（2026/02/01）
- 『きめる!共通テスト 物理基礎 改訂版』（学研）… 高校物理の参考書です。イラストを多くしてイメージが持てるように描きました。授業についていけない、物理が苦手、そんな生徒におすすめです。特設サイトはこちら。
各種SNS（更新情報をお届け！）
【日本語】X(Twitter)／instagram／Facebook 【英語】BlueSky／Threads
Explore
- 楽しい実験…お子さんと一緒に夢中になれるイチオシの科学実験を多数紹介しています。また、高校物理の理解を深めるための動画教材も用意しました。
- 理科の教材… 理科教師をバックアップ！授業の質を高め、準備を効率化するための選りすぐりの教材を紹介しています。
- Youtube…科学実験等の動画を配信しています。
- 科学ラジオ …科学トピックをほぼ毎日配信中！AI技術を駆使して作成した「耳で楽しむ科学」をお届けします。
- 講演 …全国各地で実験講習会・サイエンスショー等を行っています。
- About …「科学のネタ帳」のコンセプトや、運営者である桑子研のプロフィール・想いをまとめています。
- お問い合わせ …実験教室のご依頼、執筆・講演の相談、科学監修等はこちらのフォームからお寄せください。
Ei johtoa, silti syttyy! Käämin päällä oleva LED välähtää hetkeksi – keskinäisinduktion ihme
Pelkkä astianpesuaine ja ikkunan huurre katoaa?! Vesipisaroiden leviämisen tieteellinen salaisuus
Yksi hakaneula ja staattinen sähkö katoaa?! Yllättävä niksi, joka estää sen pistävän “räts!”-iskun
[Tieteellinen asiantuntija] Miksi hiukset nousevat pystyyn? Puksipuukampa tuottaa vain noin kymmenesosan muovikammen staattisesta sähköstä!
Mikä on langattoman latauksen salaisuus? Purin laturin palasiksi!
Miksi laite latautuu pelkästä asettamisesta? Käämit ja magneettikenttä paljastavat langattoman latauksen salaisuuden
[Esiintyminen] Voiko alakerran television käynnistää yläkerrasta? Kolmen peilin kaukosäädinkokeen tiede (TBS:n “Nature Teacher”)
Tieteen taikaa: sähkömagneettinen induktio on mieletöntä! Näin Suica, PASMO ja muut kontaktittomat kortit toimivat
Eikö punainen?! Violetiksi, vihreäksi ja siniseksi muuttuva “sateenkaari-ammoniakkisuihkulähde”
