「電磁石で回転する飛行機」はリードスイッチを使って、
磁石をオン・オフさせて飛行機を回転させる実験です。
電磁石に流れる電流が切れるときに発生する「誘導起電力」で
LEDライトも点滅させる仕組みです。
＜用意するもの＞
- ・リードスイッチ
- ・0.35mmφ程度のエナメル線又はポリウレタン銅線など
- ・リード線 少々
- ・ボビン(ミシン用)
- ・六角ボルト(Ｍ6×20) 1個、(Ｍ5×25) 1個
- ・LED1個
- ・木材(直径30cm程度の円形、10cm角、 3cm×20cm程度、厚みは全て0.5～1cm程度のもの)
- ・内径5mm程度のベアリング
- ・単3アルカリ乾電池2本
- ・スイッチ付き電池ケース
- ・フェライト磁石 数個
- ・飛行機の材料(今回は電池チェンジャーとPPシートを使用)
①
まずは飛行機を作ります。
今回はこの「電池チェンジャー(単3→単2)」を使いますが
創造力を活かして、カッコいい飛行機を作って下さい。
「電池チェンジャー」にボビンが入るように中の壁をラジオペンチなどで 細工します。
PPシートなどで翼を作って、電池チェンジャーに切り込みを入れて挿入し接着剤で固定します。
②
次は電気配線です。
回路は下図の通りです。
今回はコイルに流れる電流が切れると、
それを阻止する方向に発生する「自己誘導起電力」を
利用して点滅させるのために、LEDは本来とは逆に接続しています。
まずは0.2mmφのポリウレタン銅線をボビンに約900回巻きます。
（当初0.35mmφのポリウレタン銅線250回巻きでしたが、
リードスイッチの最大開閉電流以上の電流が流れるので
0.2mmφ 900回巻きに変更しました。）
電磁石と並列にLEDを接続し リード線も繋いでおきます。
これを飛行機の機内に格納して リード線を後方に出してから
リードスイッチと電池ボックスを接続します。
リードスイッチはこのように斜めにしておきます。
③
最後に飛行機を回転させるための土台を作りです。
・10cm角程度の大きさの板にドリルで穴をあけ、
接着剤で六角ボルト(Ｍ5×25)の頭をしっかり固定します。
これを丸い板の上に置きますが、
直接、丸い板の真ん中に穴を開けてボルトを固定してもOKです。
・ 細長い板の方には、準備したベアリングの外径に合わせて穴をあけて
ベアリングを固定します。
内径5mmのベアリングを5mmφのボルトに差し込むと、少し隙間があるので、
取りあえずテープで仮止めしておきます。
電磁石の強度を高めるために ボビンの穴に、六角ボルト(Ｍ6×20)を差し込んで、
バランスを取りながら、②で作った飛行機と乾電池を入れた電池ボックスを乗せます。
木とネジで作った、マスコットを乗せてみました。
これを丸い板の中心にしっかり固定して、 磁石を貼っていきます。
磁石はダイソーでも販売されています。
飛行機を前進させる方法は2通り考えられます。
ここでは、電磁石の下側がN極となっています。
A:すべての磁石の上側がS極になるように貼り付ける。
リードスイッチがオンになると、電磁石に電流が流れ
電磁石下側のN極が磁石上側のS極に引き寄せられて前進
B:すべての磁石の上側がN極になるように貼り付ける。
リードスイッチがオンになると、電磁石に電流が流れ
電磁石下側のN極と磁石上側のN極が反発して前進
今回の装置では磁石の間隔が狭くなるため
リードスイッチのオン状態が継続し 飛行機は回転しません。
電磁石とリードスイッチの間隔をもう少し広くして、
磁石の間隔をとることが出来ればこの方法も有効です。
磁石とリードスイッチの間隔が1cm程度になるように調整したら
仮止めしておいたベアリングとボルトをしっかり固定しましょう。
これで完成 !!
ビデオが表示できない場合はYoutubeでご覧ください。
映像は0.35mmφを250回巻きのものです。
0.2mmφを900回巻きの場合はもう少しゆっくり回ります。
これ以外の実験や工作も掲載していますので、
こちらも見てみて下さい。
