授業中に全員成功！クリップモーター作りのコツ（中学理科）
今日はクリップモーターの作り方について紹介します。プラスチックダンボールを使って作ります。なかなか全員が成功するのが難しいクリップモーターですが、この方法なら大丈夫。小森栄治先生に教えていただきました。まずはコイルの様子がこちらです。
プラスチックダンボールを使って作ります。クリップと単一電池はこのような感じです。
実際に回してみた映像です。
科学のレシピ
クリップモーターというと、こんな巻き方が一般的だと思います。
でも実際にこの巻き方で作ってみると、中学生だと半分以上が成功できない。
それもそのはず、大人でも結構難しいんです。とくに両サイドの棒のところが一直線にならなければいけないのですが、これがなかなか調整できない。全ては巻き方の難しさにあります。そこで「プラスチックダンボール」をつかって巻き方の補助をしてあげれば、簡単にコイルがつくれて、さらにコイルの長さも短く作ることができるので、経済的なんですね。
エナメル線は、だいたい４５ｃｍくらいの長さ使います。太さは直径φは0.5mmのものを使用しました。この太さだとしっかりしたモーターを作ることができます。
それではまず巻き方から見ていきましょう。プラスチックダンボールをこのように切り取ります。
ここからの作り方は動画にまとめました。
長さとしては2.5cm、縦は横から見て穴が３つあるようにしてカットします。この真中にまず導線を通して先を５ｃｍほど出しておきましょう。
あとは図に沿って通していきましょう。最後に少し引っ張りながら形を整えて、余分な導線をカットします。
導線についてはやすりをつかって片方はすべてはぎます。もう片方は上半分をはぎます。根本までしっかりとはぎましょう。
図は、グレーの部分がはいだ部分です。クリップは次のようにまげて、
こんな形にして乾電池にとりつけてください。
磁石を乾電池にはりつけたら出来上がりです。このようにして載せてみましょう。
少し勢いをつけると、くるくると回り始めます。
いかがでしたか？ぜひ自宅でも作ってみてくださいね。
エナメル線を全部剥ぐと何が起こるのか？
① コイルの傾きと磁界の向きがちょうど同じとき（０°のとき）、クリップモーターに流れる電流と磁石の作る磁界によって相互作用が起こり、力が働きます。反時計回りにコイルが回転します。
※ プラダンクリップモーターはもう少し巻くのですが、この図はわかりやすいように１回しか巻いていません。
② ９０°まわると、両端に力がはたらきコイルを押し広げようとする力となり、回転の力にはなりません。
③ １８０°回ると、整流子がない場合には、電流の向きとの関係から、時計回りの力となり、モータは回転しません。
整流子を作るとどうなるか？
そこで、手前のエナメル線だけ、上部のメッキを剥がさないでおきます（次の図の黄色）
①’ ０°のときクリップについている下の部分を通して電流が流れます。
②’ ９０°になっても、下部がクリップに支えられているため電流が流れます。
③’ １８０°まわると、メッキ部分が下部になり、電流が流れなくなります。そのため、コイルは反時計周りの回転が続き、①’へと戻ります。
以上です。いかがでしたでしょうか。実際にはコイルの形だけプリントにつけておき、生徒に導線部分と電流の流れの関係を書かせていくと良いのかなと思っています。不格好ですが素材を提供します。もしよければお使いください。
原理については拙著『大人のための高校物理復習帳簿』に書きました。合わせてご覧ください。その他多数の実験も掲載しています。
