成功率高！プラダンクリップモーターの仕組みと素材を提供
クリップモーターを成功させるコツについて、プラスチックダンボールを使った特殊な巻き方についてNSAの小森栄治先生に教えてもらったという記事を下に書きました。
このモーターを作ったあとに、なぜまわるのか、その仕組について話をすると思いますが、教科書や問題集にのっているモーターは、整流子がこのエナメル線を上半分削るという方法とは違う形になっているため、説明をするときにちょっと苦労をすると思います。
そこで今回は上記のプラスチックダンボールを使ったクリップモーター用の説明図を作ってみました。こちらで説明をしたほうがわかりやすいので、もしこのクリップモーターを作られた方はこちらも参考にしてみてください。
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。
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桑子 研（くわこけん）
1981年群馬県生まれ。サイエンストレーナーとして全国で実験教室やICT活用講演会を開いている。著書は『大人のための高校物理復習帳』（講談社）、『きめる！物理基礎』（学研）など10冊。