電気の「音」を聞いてみよう!紙コップと磁石でわかるスピーカーの仕組み(パスカル電線×スピーカー)

サイエンストレーナーの桑子研です。毎日が実験。

電気に「音」があるって、知っていましたか?もちろん、電線に耳を当てても何も聞こえません。でも、もしその電気が「交流」だったら…? 私たちの家庭に届いている電気(交流)には、実は特有のリズム、言うなれば「鼓動」があります。今日は、そんな目に見えない電気のリズムを、紙コップと磁石だけで「聴いて」しまう、魔法のような科学実験をご紹介します!

主役は、先日紹介した「パスカル電線」という実験器具です。

1本で10本分!? 安全に「30アンペア級」の磁場を体験できる「パスカル電線」の作り方

これは、何本もの導線が束になったコード(10芯コードなど)を使って作るお手製の実験器具。これが安くて、効果抜群なんです。少しハンダ付けなどの工作が必要ですが、すぐに手作りができるので、とってもおすすめですよ。今日はこのパスカル電線をつかって、交流の「音」を聞いてみましょう。

科学のレシピ

用意するもの:

パスカル電線(自作)

紙コップ

ネオジム磁石(小さくても強力な磁石です)

スクリーンショット 2016-01-14 0.02.02

手順:

パスカル電線を(交流)電源装置につなぎます。

パスカル電線を、紙コップの底と同じくらいの大きさにぐるぐる巻いて、コイル状にします。

紙コップの中に、ネオジム磁石を入れます。

スクリーンショット 2016-01-14 0.02.22

パスカル電線に交流電流を流して、その様子を観察します。

実験結果:踊る磁石と聞こえる「音」

動画で撮ってみました。ぜひ、音量をあげて見てください。

いかがでしたでしょうか。 電源を入れて電流を流した瞬間、紙コップの中で磁石が踊り出すのがわかりますね!

なぜ?を解明:磁石が踊るワケ

不思議ですよね。これは一体どういう仕組みなのでしょうか? カギは「交流」と「電磁石」にあります。

スクリーンショット 2016-01-14 0.01.49

電流が作った磁場によって、磁石はガタガタと振動します。

「交流」は向きが変わる電気 私たちが使った「交流」は、乾電池の「直流」と違って、電流の流れる向き(プラスとマイナス)が1秒間に何十回も(東日本では50回、西日本では60回)猛スピードで入れ替わっています。コイルは「電磁石」 パスカル電線を巻いて作ったコイルは、電流を流すと「電磁石」になります。

「交流」+「電磁石」= ? つまり、向きが絶えず入れ替わる「交流」を流すと、コイルはN極とS極が1秒間に50回も60回も激しく入れ替わる電磁石に変身します。磁石のダンス! その超高速で極が入れ替わる電磁石(コイル)の上に、ネオジム磁石(こちらはN極S極が固定された永久磁石)を置いたら…? そうです! 引き合ったり、反発したりを猛烈に繰り返すため、磁石はガタガタと激しく「踊り出す(振動する)」わけです。

「交流の鼓動」とスピーカーの原理

このようにビニールテープなどで紙コップの底に磁石をはりつけて、コップに耳をつけると、「ブーン」という低い音が聞こえてきます。

スクリーンショット 2016-01-14 0.01.37

この音こそ、磁石の細かな振動が紙コップに伝わり、紙コップが周りの空気を震わせて生まれた音。まさに「交流の鼓動」そのものなんです。そして、もうお気づきかもしれませんね。 実はこれ、スピーカーの原理そのものなんです!

スピーカーは、音楽という「複雑な電気信号(交流)」をコイルに流し、磁石との力で振動板(この実験での紙コップ)を震わせることで、空気の振動、つまり「音」に変えているのです。こんな簡単な実験で、毎日使っているスピーカーの仕組みまでわかってしまうなんて、ワクワクしませんか?

パスカル電線もちょっと時間があれば作れてしまいますし、紙コップと磁石であれば100円ショップで手に入るものもあります。少し時間のあるときに、ぜひ電気の「音」を聞く実験、試してみてください。

お問い合わせ・ご依頼について

科学の不思議やおもしろさをもっと身近に!自宅でできる楽しい科学実験や、そのコツをわかりやすくまとめています。いろいろ検索してみてください!
・科学のネタ帳の内容が本になりました。詳しくはこちら
・運営者の桑子研についてはこちら
・各種ご依頼(執筆・講演・実験教室・TV監修・出演など)はこちら
・記事の更新情報はXで配信中

科学のネタチャンネルでは実験動画を配信中!

2月のイチオシ実験!梱包材で遊ぼう!

体中に梱包材をはりつけてみよう!

テレビ番組等・科学監修等のお知らせ

書籍のお知らせ

講師等・ショー・その他お知らせ

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。