【作製する演習教材一覧】
下記の分を本演習では作製します。作製に失敗してもOkです。とにかく自分の体を動かし,
作ってみましょう!。頭で忘れていても体が覚えています。それが将来,まちがいなく役立ちます。
実験を通して電気・電子の不思議な世界を楽しんで下さい。小中高生でなく,大学生としての
楽しさやおもしろさを味わえるように工夫しているので,十分味わって下さい。
課題1:摩擦による電気の発生とクーロンの法則 課題2:静電モーター
動作サンプルはこちら電気を発生させるのはたいへんだということを感じとれた? 電気は大切に使いましょう!
課題3:化学電池(ボルタの電池,コイン電池) ボルタの電池 コイン電池 課題1,2と違って電気を発生させるのに疲れない。化学電池の魅力を感じるはず。
コインでも発電できます。でも発電できる量は???
課題4:磁気の発生と磁化: 今回は電気の第2の力「磁気」力に関する実験です。 (a)磁化←磁石で磁石を作れたはず (b)コインの吸着←1円玉はアルミで
磁石に吸着しないのに揺れるのは?(c)電磁石←電流を流すと磁石になったし
クリップも磁化できたはず磁化は簡単だけど,消磁はたいへんだったはず。電池を逆につなぐとN,Sが逆になったはず。 .
課題5:電磁誘導: 今回はコイルを作り,磁界を使って発電します。 (a)導線をビニールパイプに巻いてコイルを作り
その中に磁石を入れ振ってみる
(振って磁石を動かし磁界を変化させると導線に電流が流れLEDが点灯するはず)(b)作ったコイルにラジオの音声電気信号
を流して電磁石にする。それでコップに付
けた永久磁石が動くか耳で確認するレンツの法則により発電できることを感じてくれましたか? それよりコイルを作るために線を巻く作業がたいへんだったって? 手で巻くとたいへんなので会社では機械を使って巻いています。
課題6:フレミングの左手の法則: 今回はフレミングの左手の法則を感じる実験を行います。 フレミングの左手の法則を使ってアルミ箔を回転させます
(均等になるようにていねいに作ると高速に回転します。)どうにか回っている人が多く,昨年並みの高速回転者はいませんでした。もっと高速に回ります。
課題7:フレミングの右手の法則: DCモーターを使いフレミングの右手の法則で発電してみます。
(a)DCモーターを回転させてみる
(モータに流す電流を抵抗値を変えて小さくすると低速回転になるはず)(b)共同実験者のモーターを発電機にして発電させてみる
(低速回転と高速回転で発電電圧が変わるはず)(c)大型のDCモーターで発電してみる
(今回は発電電圧が上がるはず)(d)大型のDCモーターで高速回転して発電させてみる
(高速回転で発電電圧が上がるはず) E棟入口のエレベータホールにこの実験装置の大型設備があります。製造年を調べてみて下さい。
課題8:オームの法則: 中学生の時に学んだ電気回路の基本となる法則が成り立つか調べてみます。
(a)抵抗素子両端の電圧測定例 (b)抵抗素子に流れる電流測定例 (c)LEDを抵抗として使った場合の調査 LEDを抵抗として使った場合はオームの法則は成り立たなかったはず。
でも抵抗素子としても使う場合があります。
課題9:キルヒホッフの法則と重ね合わせの理:
法則が成り立つか調べる以外にブレッドボード,テスタに慣れるのも目標です。
作製する回路 キルヒホッフの法則,重ね合わせの理は実測すると成り立たなかったはず。
本来成り立つのに成り立たない場合はなぜ成り立たないかレポートに書く必要があります。
課題10:ホイーストンブリッジ:
今回は電気計測の基本回路であるブリッジ回路の原理に迫ります。
予習として下記の「自学自習のページ」をクリックし「物理学」の「19 電流」のページの
ホーストンブリッジまで自分で学習してから授業に臨んで下さい。
自学自習のページ
(a)平衡条件確認用回路 (b)半固定抵抗で調節する回路 ブリッジ回路は電子計測機器では不可欠。この回路は未知の抵抗値を調べることができます。
課題11:コンデンサとその充放電:
今回はコンデンサに電気を貯め,その電気を放電させてみます。
コンデンサの充放電回路 コンデンサに電気を貯めることができ,貯めた電気は使うことができます。
その電気を使い切ると携帯電話の電池と同様に充電する必要があります。
課題12:CR積分回路:
今回はコンデンサにゆっくり電気を貯める回路を作ってみます。
(a)CR積分回路 (b)LEDが点灯するまでの時間を
調整可能にしたCR積分回路CR積分回路は時間計測や動作を遅らせるために使用します。応用例はキッチンタイマーです。
課題13:発振回路と交流信号に対するコイルの働き
今回は前回,演習したCR積分回路を使い発振回路を使り,さらにその回路を使って交流信号を発生させコイルの交流回路における働きを調べます。
予習として下記の「自学自習のページ」をクリックし「物理学」の下記ページを
自分で学習してから授業に臨んで下さい。
・「22.電磁誘導」の「交流」
自学自習のページ
(a)回路1 (b)回路2
課題14:共振回路とその応用(ラジオ):
今回は自作のコイルLとコンデンサCを使って共振回路を作り,それを使ってラジオを作製します。
(a)全体回路 (b)回路部分(2石ラジオ) 目に見えない電気(電磁波)を捕まえてみます。Cを変化させて捕まえることのできる電磁波を変える
ことができます。性能は店で売られているラジオ程よくありませんが原理は同じです。