おもしろ実験と自由研究「ミニ掃除機」

今回はミニ掃除機作りです。実用的な掃除機ではありませんが、ちょっとした工作としていかがでしょうか？　応用版として、自動で動く掃除機にも挑戦！作り方・やり方 ① ハンディ扇風機のプロペラを取り外します。　小さなドライバーを使うと簡単に外せます。　　中のモーターは右のような　　ホットカッター（ペットボトルカッター）で　　ケースを壊して取り出しました。　　取り外せないときは、市販のモーターでOKです。 ② タレビンの上下をカットしておきます。 ③プラスチックカップの本体の真ん中にモーターが入る大きさの穴とその両側に直径１㎝程度の穴をあけます。ふたの真ん中にタレビンが入る大きさの穴をあけます。（写真のような眉毛カットのハサミを使うと　　　　　　　　　　　　　　　作業しやすいです。）タレビンは接着剤で固定しておきます。 ④配線をします。上の写真のように直列接続になるようにします。 ⑤プラスチックカップに取り付けます。電池は両面テープ、モーターは接着剤で固定しておきましょう。 ⑥プロペラをモーターの軸に取り付けて、ふたをすれば完成で～す！プロペラの風が上向きになっていることを確認してネ！扇風機として使うときとは、反対に回りになります。それではやってみましょう！　　スイッチを入れて、小さな紙片を吸い込みます。大きなゴミは無理ですがこれくらいの紙片ならラクラク吸い取ってくれます。応用版（自動掃除機）・※1 小さな電池は、光り系のおもちゃなどに入ってます。　　　おもりに使うので別のものでも構いません。クリップでもうまくいきました。 ① 先ほどの掃除機からプロペラを外して小さな電池を貼り付けます。　しっかり固定するように、瞬間接着剤で貼り付けましょう。 ② 歯ブラシをブラシの部分だけにして、ブラシを斜めに傾けます。　お湯で温めながら曲げるとクセがつきやすいです。　　　　　　　　　　写真は決して私の使い古しではありません (;´▽｀A`` ③ これを両面テープで、掃除機のふたに貼り付けます。　あとで書きますが、貼る向きによって掃除機の動き方が変わりますので、　色々と試してみて下さい。今回は写真のように貼り付けています。 ④飾り物として、上にもプロペラを取り付けちゃいました。　細めのストローの先を、切り開きモーターの上にテープなどで貼り付けます。　ストローより長めの針金にプロペラを挿し、ストローに入れます。これで完成で～す！小さなお盆の上で動かせてみます。　なぜなの解説・原理なぜ紙片は吸い込まれるのでしょう？プロペラから送られる風の向きを上向きにしたことで、タレビンから空気が吸い込まれ、プラスチックカップに開けた上の穴から空気が送り出されてその空気の流れにそって、紙片が吸い込まれるのですね。なぜ、応用版の自動掃除機は勝手に動くのでしょう？それはおもりと歯ブラシをつけたことによるものですね。例えば電動歯ブラシのモーターを見てみると、写真のように、中心を少しずらせたおもりがモーターの軸に取り付けられていてこれが回転をすることによって振動し、その振動を利用して歯を磨く仕組みですね。今回、モーターの軸にはすでにプロペラを取り付けているので、そのプロペラにおもりをつける工夫をしてみました。このプロペラにつけたおもりも、モーターの中心からずれているので、振動します。振動すると、下に取り付けた歯ブラシの毛がひずみを起こしたり伸びたりを繰り返します。ひずみによって、歯ブラシの毛はエネルギーを蓄えます。歯ブラシの毛が伸びるときに、このエネルギーを放出し移動をします。写真のように、歯ブラシを斜めにすると、矢印の方向に移動します。 3本の歯ブラシを、写真のように取り付けた場合、掃除機は時計まわりに回転をします。実は歯ブラシのブラシを傾けず、まっすぐにしたままの状態でも、時計まわりに回転をします。これはプロペラにつけたおもりに引っ張られるように本体も回転をしようとするからで、それと同じように上のプロペラも時計まわりに回転をします。本体を手に持って、時計まわりに動かしてみるとその様子がわかります。回転を逆にしたい場合は、ブラシの向きを変えて貼り付けると、反時計まわりに回転をします。今回は、その場で回転をさせるのではなく、お盆の中をあちこち移動させたかったので、「やり方」のところの写真のように3本のブラシの配置方法に工夫をしてみました。少し角度を変えるだけで動き方も変わりますので、色々やってみて下さい。「智恵の楽しい実験教室」「智恵の楽しい実験教室各号の紹介」「おもしろ実験と自由研究」「色の3原色と光の3原色」　　　光の3原色(加色混合)と色の3原色(減色混合)の違いをシュミレーションしながら計算方法まで解説しています。「プラコプターを飛ばそう！」　　　簡単に出来て、子供たちも飛ばすことに夢中になる実験です。「行ったり来たり」　　　ゴムの弾力エネルギーを運動エネルギーに変換。振り子も位置エネルギーを運動エネルギーへ。何だか似てますね。「フランクリンモーター改良版」　　　静電気で回る、フランクリンモーター。送電線の絶縁効果を高めたので、よくまわります。「踊るセメダイン」　　　表面張力に注目し、わかりやすく解説をしています。「ファラデーの電磁回転」　　　世界初の電磁力で動くモーターの作り方と原理、ファラデーの功績を紹介。「ファラデーの電磁誘導」　　　1831年にファラデーが発明した電磁誘導の説明と実験を紹介。「電磁調理器を使ってUFOを飛ばそう!」　　　電磁誘導を利用して加熱する仕組みの電磁調理器を使って、アルミホイルを浮かせます。「ピカピカモーター」　　　1.5vの乾電池1個では点灯しないはずの発光ダイオードが電池1個でクルクル回転しながら点灯します。「モーター発電＆逆起電力」　　　モーターは発電機と同じ構造をしていること、モーター回転しているときには逆起電力が発生する仕組みがわかります。ヘンリーの功績も紹介。「単極モーター」　　　「単極モーター」は電池、くぎ、磁石、導線があれば、簡単に出来ておもしろいほど回ります。回る原理はくぎからの漏れ磁束が起因してると考えます。フェライト磁石とネオジム磁石の特徴も解説。「ミニ掃除機」　　　ミニ掃除機は簡単な工作で作れます。応用版として自動掃除機にも挑戦！「イライラ棒」　　　「イライラ棒」は回路を２回路にしたことで、電極棒がコースから離れてもライトが点灯し続けます。「電気ブランコ」　　　「電気ブランコ」はフレミング左手の法則を利用してゆらゆら揺れます。スイッチを工夫したことで電池が持続する限り揺れ続けます。「イライラ棒」　　　「イライラ棒2」はリレーを使って自己保持回路を作ることで、電極棒がコースから離れてもブザーが鳴り続けます。最も簡単な自己保持回路の説明を動画でわかりやすく解説しています。「風船紙コプター」　　　「風船紙コプター」は風船から出る空気の圧力を利用して、回転しながら上昇をします。「温風かざぐるま」　　　「温風かざぐるま」は対流を利用してクルクル回ります。「くるくる糸」　　　「くるくる糸」はベルヌーイの定理（流速の速いところでは気圧が下がること）を利用して糸がクルクル回ります。「アイスキャンデー」　　　「アイスキャンデー」は氷と塩を使ってマイナス20℃の状態を作り、ジュースを凍らせます。凝固点降下の説明もあります。「不思議なペットボトル」　　　「不思議なペットボトル」は水を少し入れただけでどんどんお水が出てきます。大気圧と水圧に注目して考察してみました。「ファラデーの電磁回転左側の装置」　　　「ファラデーの電磁回転左側の装置」1821年にファラデーが作った世界初のモーターの実験装置の左側の装置の回転方向を検証します。「電気分解と燃料電池」　　　「電気分解と燃料電池」は水に食塩を入れて電気分解を行い、その後電気分解で発生した気体（水素と塩素）を使ってモーターを回したり発光ダイオードを点灯させます。「ガウス加速器」　　　「ガウス加速器」は磁界に置かれた鋼球(パチンコ玉)がポテンシャルエネルギー(位置エネルギー)を持ち、それを運動エネルギーに変換しながら速度を上昇させていきます。「くるくるマグネット」　　　「くるくるマグネット」は磁石2個の間にCDをはさみ、下側の磁石を斜めにした状態で移動させると、上の磁石がクルクル回転します。上の磁石にマスコットを乗せて簡単なおもちゃを工作します。「コヒーラ」　　　「コヒーラ」は圧電素子を押して高電圧による火花放電で電磁波を発生させ、その電磁波でアルミホイルの酸化皮膜を破り、モーターを通電状態にします。