D3エネルギー

電磁石の利用

モーター・スピーカー・リニア、私たちの暮らしを支えるしくみを学ぶ。

学ぶべきこと

Lesson 01

モーターのしくみ

モーター回転電磁石

身の回りにある「回る機械」のほとんどは、電磁石を使ったモーターで動いている。

モーターはどうやって回るのか。

電磁石と永久磁石が引き合ったり反発したりする力を使う。電流の向きを切り替え続けることで、回り続けるしくみになっている。

モーターはどんな場面で使われているか。

扇風機、洗濯機、冷蔵庫、電車、エレベーター、自動車のワイパーなど数えきれない場面で使われている。

まとめ

モーター電磁石と永久磁石の引き合い・反発を使って回転を作る装置。

モーターのしくみ
図 モーターのしくみ
Lesson 02

スピーカーのしくみ

スピーカー振動電磁石

音楽プレーヤーから音を出すスピーカーにも、電磁石が使われている。

スピーカーは音をどうやって作っているか。

電気信号に合わせて電磁石磁力を変化させ、つながった膜(コーン)を振動させる。膜が空気をふるわせることで音が生まれる。

スピーカーが大きな音を出せるのはなぜか。

電磁石を強くしたり、膜を大きくしたりすると、空気を強くふるわせられるため、大きな音が出せる。

まとめ

スピーカー電磁石で膜をふるわせ、空気振動させて音を出す装置。

スピーカーのしくみ
図 スピーカーのしくみ
Lesson 03

リニアモーターカー

リニア浮上電磁石

未来の鉄道として注目されるリニアモーターカーは、強力な電磁石によって浮きながら走る。

リニアモーターカーはどうやって浮くか。

車体側と線路側の両方に電磁石を取り付け、互いに反発させて車体を浮かせる。

どうやって前に進むか。

線路側の電磁石を進行方向に向かって次々と切り替え、車体を引っ張り続けることで進む。

まとめ

リニア=強力な電磁石で「浮かせ・引っ張る」しくみで走る列車である。

リニアモーターカー
図 リニアモーターカー

寄り道コラム

Lesson 01

電磁石を発見した人々

エルステッドファラデー

電気と磁気が関係していることが分かったのは、それほど昔ではない。

電流が磁石のはたらきを生むと最初に発見したのは誰か。

デンマークの科学者エルステッドである。1820年、電流が流れる導線の近くで方位磁針が動くのを見て発見した。

その後、電磁石の応用を大きく広げたのは誰か。

イギリスの科学者ファラデーである。電磁石を使って電気で動くモーターのもとを作った。

まとめ

電磁石エルステッドの発見が出発点。ファラデーが応用を大きく発展させた。

電磁石を発見した人々
図 電磁石を発見した人々
Lesson 02

身の回りの電磁石をさがす

身近な電磁石応用

家の中には、知らないうちに電磁石を使っている道具がたくさんある。

家庭の中で電磁石が使われている道具を3つ挙げよ。

①冷蔵庫やエアコンのモーター、②電子レンジのファン、③インターホンや電話のスピーカーなど、数多くある。

医療や工業の現場ではどう使われているか。

MRI検査の強力な電磁石、工場で鉄くずを運ぶクレーンの電磁石など、人の力では運べないものを動かすために使われている。

まとめ

電磁石は家庭・医療・工業まで広く支える基幹技術である。