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モーターを自作して自由研究で発表しよう!

小学4年生の息子がおもちゃの車で遊んでいたのですが・・・
car

おぉ~!!その車かっこいいや~ん!どうしたん?

息子
小学校の理科の実験で使った。
いいでしょ~!!

学校でモーターとか習ったんか?モーターの仕組みとか。

息子
詳しいことは習ってないわ。モーターは回る物や。

じゃあ、自由研究にモーターを自作してみたらどう?

息子
難しそうやん。

実は、学生時代にアルバイトでモーターを作っていたことがあるので、モーターを自作するというのは可能ではないかと考えていました。

というわけで、今日は
 
自由研究のテーマとしてモーターを自作してみよう!
 
というテーマを取り上げてみたいと思います。
 

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モーターは仕組みを知れば簡単に作れる?

小学校ではモーターや電池を使ってモーターが回転することを確認しただけのようでした。実際に息子の理科の教科書を見ても、モーターの仕組みについてなどは一切触れられていません。

それではモーターを自作することはできませんよね。ですから、まずはモーターの仕組みを勉強してみましょう。

モーターの原理について説明している動画は非常に沢山ありましたが、その中から解り易そうな動画を一つ選んでみましたので、こちらをご覧ください。

小学生にもわかるように簡単に説明しましょう。

まず、モーターに必要な材料は下の3つです。

  • 電池
  • 電線
  • 磁石

 
電池と電線をつなげると、電線に電流が流れます。そして、上の動画のように磁石によって磁界が発生すると、電流の流れた電線に一定方向に力が働きます。

この時の力が働く方向はフレミングの左手の法則なのですが、小学生にはそんなことはどうでもよいことでしょう。大切なのは、電線に力が働いて一定方向に動くということですね。それだけわかれば他は気にする必要がありません。

上の動画を見ると、すぐにモーターが回転する仕組みについては理解することができますね。

magnet-clip

少し勘違いしてしまいそうなのが、電流の流れる方向です。電流の流れる部分は回転することによって一旦電池との接触が外れます。そして、すぐにまた電線と電池が接触することになります。

注意しなければいけないのは、見た目には先程と同じ方向に電流が流れているように思えます。しかし、実は電線の左右が入れ替わっているので、実際は逆方向に流れているということに気が付いたでしょうか?

このように電線の極性を変えることによって、磁石から見れば一定方向に電流が流れ、一定方向に電線を動かそうとする力が働きますよね。結果として、電線は一定方向に回転することになります。

これでモーターの基本的な仕組みがわかったと思いますので、実際にモーターを自作してみましょう。
 

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簡単なモーターを自作してみよう!

というわけで、実際にモーターを自作してみました。参考にしたのは、クリップモーターと呼ばれるモーターの作り方です。

こちらの動画を参考にご覧ください。


 
とっても簡単そうです。とりあえず準備から始めましょう。
 

モーター自作の材料を揃えよう!

早速材料を準備してみました。準備した材料は下の通りです。

自作モーターの材料
  1. 乾電池
  2. 永久磁石
  3. エナメル線
  4. クリップ×2個
  5. セロテープ
  6. 紙やすり

 
永久磁石はどんなものが良いのかわからなかったのですが、色々なサイトを検索していると「ネオジム磁石」と書かれている記事をよく見掛けました。どうやらネオジム磁石というのは強力な永久磁石のようです。

しかし、100均ショップやホームセンターでもなかなかそのような名称の商品は見つかりません。結局、文具コーナーの「超強力」と書かれたマグネットクリップコーナーに並んでいるマグネットを購入しましたが、これがネオジム磁石だったようです。(笑)

そして、更に入手困難な材料が「エナメル線」ですね。100均ショップに売っていることもあるという情報を入手したのですが、近くの店舗では発見できず、ホームセンターで購入しました。

エナメル線もなかなか入手できなさそうな商品ですが、楽天だと色んな種類がありますね。ちょっと太いエナメル線が欲しい場合などは楽天で注文した方が早いかもしれません。
 
では、早速モーターを作ってみましょう。
 

モーターの作り方

モーターの作り方はとっても簡単。小学4年生の息子がほぼ一人で10分程度でできてしまいました。

モーターの作り方
  1. エナメル線でコイルを作る
  2. 筒状の物(単三電池など)にエナメル線を巻いてコイルを作ります

  3. コイル端のエナメル被覆を剥がす
  4. 両端のエナメルを紙やすりで削って剥がします。但し、片側は上半分(または下半分)のみ削ります。

  5. クリップで軸受けを作る
  6. クリップを適当に曲げてモーターの受け台を作ります。

  7. クリップを電池の電極に付ける
  8. セロテープでクリップを貼り付けます。

  9. エナメル線のコイルをクリップの上に置く

 
あっという間に完成してしまいました。息子が苦労したのはクリップを曲げるところです。不器用な感じだったので、少しだけ手伝ってあげました。なかなか左右同じ形というのは難しいですね。
 

モーターを回転させてみよう!

完成した自作モーターはすぐに回転を始めましたが、しばらくすると回ったり、回らなかったり・・・
そんな時はこうしましょう。

  • コイルの両端を真っ直ぐにする
  • 少し手で回転を加える
  • 磁石の位置を微調整

 

まとめ

今日は息子の自由研究のお手伝いということで、モーターを自作してみました。思ったよりも簡単に作れてしまったので拍子抜けですね。

battery

自由研究は実験するのは面白いですよね。でも、問題はここからです。

  • どういう比較をするのか
  • どのようにまとめるのか

 
というところがカギになってくるのではないかと思います。

電池を2個使ってみたり、電池の種類を変えてみたり、コイルの巻き数を増やしてみたりして変化があるのかどうかを見る感じでしょうか。息子がどのようにまとめるのか楽しみにしたいと思います。
ところで、子供の立場からしたら自由研究の実験は大成功で終わりたいと思いますが、個人的には失敗した方が面白いと感じています。失敗から考えることが重要ですよね。

他にも自由研究の記事を多数書いています。
詳しくはこちら ⇒ 自由研究関連記事へ

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