Magneetti tanssii paperimukissa! Kokeile itse tehdyllä johdolla, miten kaiutin toimii
Olen tiedekouluttaja Ken Kuwako. Joka päivä on kokeilupäivä.
”Näkymätön magneettikenttä pystyykin kuljettamaan ääntä.”
Oletko koskaan kokenut jotakin näin taianomaista? Kun vierailin hiljattain tiedekeskus つくばエキスポセンターssa, törmäsin näyttelyyn, joka sai minut pysähtymään kuin itsestään. Kyseessä oli hämmästyttävä kaiutin, joka toimi kelan avulla.
Kun kelalla varustetun kaiuttimen vie jalustasta lähtevään näkymättömään magneettikenttään, ääni alkaa kuulua sähkömagneettisen induktion ansiosta.
Kun kaiutinta siirtää kauemmas, ääni vaimenee lähes kuulumattomaksi. Kun sitä tuo lähemmäs, ääni voimistuu yhtäkkiä huomattavasti. On hämmästyttävää nähdä käytännössä, kuinka magneettikenttä näyttää ylittävän tyhjän tilan ja synnyttävän sähkövirtaa. Vaikka ilmiön voi ymmärtää teoriassa, itse kokeiltuna se on niin vaikuttava, että suusta pääsee väkisinkin ”Vau!”.
Tällä kertaa kerron, kuinka voit rakentaa kotona oman version tästä ”avaruudessa hyppivästä sähköstä”. Pääosassa on hieman kekseliäisyyttä ja 100 jenin kaupasta saatavia materiaaleja hyödyntävä taikajohto — Pascale-johto.
Kyseessä on itse rakennettu kokeiluväline, jossa hyödynnetään useista johtimista koostuvaa kaapelia, esimerkiksi 10-ytimistä johtoa. Rakentamiseen tarvitaan juottamista, mutta kun väline on kerran valmis, se on edullinen ja toimii hämmästyttävän hyvin.
Tiedekokeen resepti
Tarvikkeet:
Pascale-johto (itse rakennettu) paperimuki neodyymimagneetti (pieni mutta voimakas)
Kokeen vaiheet:
Liitä Pascale-johto vaihtovirtalähteeseen.
Kääri johto paperimukin pohjan kokoiseksi kelaksi.
Laita neodyymimagneetti paperimukin sisään.
Kun kaikki on valmista, kytke vaihtovirta päälle ja tarkkaile rauhassa, mitä paperimukin sisällä tapahtuu.
Kokeen tulos: tanssiva magneetti ja kuuluva ”ääni”
Kuvaan kokeen myös videolle. Muista ehdottomasti säätää äänenvoimakkuus suuremmalle ennen kuin käynnistät videon.
Aika hauskaa, vai mitä? Heti kun kytkin käännetään päälle, paperimukin sisällä oleva magneetti alkaa tanssia, aivan kuin sillä olisi oma tahto.
Miksi näin tapahtuu? Magneetin tanssin salaisuus
Miksi hetki sitten aivan rauhallinen magneetti alkaa yhtäkkiä riehua? Salaisuus piilee ”vaihtovirran” ja ”sähkömagneetin” yhdistelmässä.
Sähkövirran synnyttämä magneettikenttä saa magneetin värähtelemään.
Pistorasioista saamamme sähkö on ”vaihtovirtaa”. Toisin kuin pariston tuottamassa ”tasavirrassa”, vaihtovirrassa sähkövirran suunta muuttuu jatkuvasti edestakaisin. Japanin itäosissa tämä tapahtuu 50 kertaa sekunnissa ja Japanin länsiosissa 60 kertaa sekunnissa. Muutos on niin nopea, ettei sitä voi silmin havaita.
Kun sähkövirta kulkee Pascale-johdosta tehtyä kelaa pitkin, kelasta tulee ”sähkömagneetti”. Mitä sitten tapahtuu, kun siihen johdetaan vaihtovirtaa?
Aivan! Sähkömagneetin N- ja S-navat vaihtavat paikkaa nopeasti kymmeniä kertoja sekunnissa!
Kun tällaisen erittäin nopeasti napojaan vaihtavan sähkömagneetin päälle asetetaan neodyymimagneetti, siihen kohdistuu vuorotellen veto- ja poistovoimaa hurjalla nopeudella. Tämän seurauksena magneetti alkaa värähdellä voimakkaasti edestakaisin ja näyttää aivan siltä kuin se tanssisi.
”Vaihtovirran sydämenlyönti” ja kaiuttimen toimintaperiaate
Kiinnitä värähtelevä magneetti esimerkiksi muoviteipillä tukevasti paperimukin pohjaan ja vie sitten korvasi lähelle mukia.
Kuuletko matalan ”mmmm”-äänen?
Ääni syntyy siitä, että magneetin pienet värähtelyt saavat paperimukin pohjan värähtelemään ja tämä puolestaan saa ympäröivän ilman värähtelemään. Se on kirjaimellisesti vaihtovirran sydämenlyönti.
Äänen korkeus riippuu siitä, kuinka monta kertaa jokin värähtelee sekunnissa. Japanin itäosan 50 värähdystä ja länsiosan 60 värähdystä vastaavat ääninä suunnilleen Do- ja E♭-säveliä, joten Japanin länsiosassa äänen pitäisi kuulostaa hieman korkeammalta. Jos pääset kokeilemaan tätä molemmilla alueilla, ääniä voisi olla hauska vertailla!
Ja kaiken lisäksi tämä sama toimintaperiaate on kaiuttimen perusta!
Musiikki, jota kuuntelemme päivittäin, on pohjimmiltaan ”monimutkaisesti muuttuvaa sähköistä signaalia (vaihtovirtaa)”. Tämä signaali johdetaan kaiuttimen sisällä olevaan kelaan, joka vuorovaikutuksessa magneetin kanssa saa kalvon värähtelemään. Näin sähköinen signaali muuttuu ääneksi, joka kulkeutuu korviimme.
Artikkelin alussa esittelemäni つくばエキスポセンターn näyttely teki itse asiassa saman asian päinvastaisessa järjestyksessä. Kun kela liikkuu magneettikentässä, sähkömagneettinen induktio synnyttää sähkövirtaa. Tässä näyttelyssä tämä ilmiö oli muutettu ääneksi, jonka saattoi kuulla omin korvin.
Paperimuki, magneetti ja itse tehty johto. Näin yksinkertaisilla materiaaleilla voi tehdä modernin teknologian yhden tärkeän laitteen, kaiuttimen, toimintaperiaatteen konkreettisesti ymmärrettäväksi. Juuri siinä piilee tieteen viehätys!
Tarvitaan vain hieman aikaa ja ripaus uteliaisuutta, ja kuka tahansa voi kuulla sähkön ”äänen”. Kokeile sinäkin kotona ja koe itse tämä ”vaihtovirran sydämenlyönti”!
Yhteydenotot ja yhteistyöpyynnöt
Tuodaan tieteen ihmeet ja hauskuus lähemmäs arkea! Täältä löydät monia hauskoja kotona tehtäviä tiedekokeita sekä käytännön vinkkejä niiden tekemiseen helposti ja ymmärrettävästi. Käy tutustumassa ja etsi kiinnostavia kokeita!
・「科學的ネタ帳」-sivuston sisältöä on julkaistu myös kirjana. Lisätietoja täällä: täällä
・Tietoa sivuston ylläpitäjästä Ken Kuwakosta: täällä
・Erilaiset yhteistyö- ja toimeksiantopyynnöt (kirjoittaminen, luennot, tiedekokeilut, televisio-ohjelmien tieteellinen valvonta, esiintymiset jne.): täällä
９月のイチオシ実験！
テレビ番組監修・イベント等のお知らせ
- ９月25日（金）21:00〜 かまいたちの瞬間回答！にて、科学監修を行いました。
- １０月１０日（土）11:15~12:00 千葉市科学フェスタ2026「桑子先生の回転科学ショー」にてサイエンスショーを行います。
- 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
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。
