おもしろ実験と自由研究「イライラ棒」

今回は「イライラ棒」を作ってみました。イライラ棒は電極棒がコースの針金に接触するとブザーが鳴ったりライトが点灯したり、ＴＶに出てくるような規模の大きなものでは爆発したりなど、楽しいゲームですね。今回、簡単な工作として出来るような回路を考えてみました。回路が1回路（電極棒－電池－電球－コースの針金）のみなら接触したその瞬間だけしかライトが点灯しないので回路を2回路にして、1回路目のスイッチが入れば（電極棒がコースに接触すれば）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2回路目の方に電流が流れて、ライトが点灯し続けます。用意するもの・木の板　・モーター・針金　　・単3電池2個・プチデコレーションライト ※1 ・ビニールコード　・ネジ・栄養ドリンク付属のストロー・磁石・※1 プチデコレーションライトはダイソーで販売（Ｈ19.8月時点で確認済み）されているものですが、発光ダイオードがハート型や星型のケースに収められて11個並列接続をされており乾電池2個（3V）で点灯します。常時点灯と点滅があって、点滅方式のものは電池ボックスのところで制御されていますので、今回は常時点灯のものを使用します。発光ダイオード1個でも数10円～100円くらい、電池ボックスも100円前後しますので、この商品はかなりお得な気がします。これとよく似たもので、イルミネション点滅ライト（200円）も販売されているのですが、こちらは発光ダイオード20個が直列接続になっているので、乾電池2個では点灯しません。このプチデコレーションライトが入手出来ないときは、ブザーとか豆電球2～3個を直列接続したもの、または発光ダイオードを並列接続したものなどで工夫して作ってみて下さいね。作り方・やり方 ① 針金で写真のように高さ8cm幅4cmくらいのもの(支え棒)を作り、　下の方は輪にしてネジを使って板に固定します ②回転棒を作ります。9cmくらいの長さに切った針金の一方を少し折り曲げて、栄養ドリンク（今回はユンケル黄帝液）に付属のストローを2cmくらいの長さに切ったものに入れて瞬間接着剤で固定します。（空気との接触が少ないので乾くのに時間がかかります。）しっかり乾いたらもう一方をモーターに差し込みます。これがなんとモーターの軸にピッタリの太さなのです。今回は栄養ドリンクのストローを利用しましたが、これ以外にもボールペンのインクの入ったところなどでもモーターの軸の太さにピッタリのものがあります。いずれもメーカーなどにより合わないものもありますが、身近にあるもので何か工夫してみて下さいね。 ③ モーターの位置を合わせて板に固定します。 ④ プチデコレーションライトの電池ケースに繋がった2線のうちの 1線を切断し、被覆をむいておきます。繋がった方の線も途中の被覆をむいておきます。 ⑤ プチデコレーションライトの発光ダイオードを　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　板に貼り付けます。 ⑥ 針金でコースを作って、ネジを使って板に固定します。　電極棒も下の写真のような感じで作っておきましょう。 ⑦ 配線をします・1つ目の回路（モーター駆動回路）Ａ～Ｂコースの足から途中の被覆をむいたところへＣ　　切断した線のうち電池ケースに繋がった方をモーターへＤ～Ｅモーターのもう一方の極から電極棒へモーターにつけた針金が時計回りに回転するようであれば、ＣとＤを入れ替えます。・2つ目の回路（発光ダオオード点灯回路）Ｆ～Ｃやり方②の回転棒の根元からＣへＧ～Ｈやり方①の支え棒の根元から切断した線のうち　　　　　　　　　　　　　　　　　　発光ダイオード側の線へＳはモーターが回転すると、回転棒と支え棒が接触します。回転棒には旗をつけ、支え棒は、回転棒がしっかり止まるように、磁石をつけておきます。これで完成で～す！　それではやってみましょう！コースに接触しないように、電極棒を動かします。なぜ、電極棒がコースに触れると発光ダイオードが点灯するのでしょう？まず、モーター駆動回路の方を見てみると、 ① 電極棒がスイッチになっています ② 電極棒がコースに触れると　　　　　　　　　　　スイッチが入ります ③ スイッチが入ると、電流が流れます。 ④ 電流が流れると、モーターが回転します。今回の装置では、支え棒のところで止まります。次に、発光ダイオード点灯回路を見てみると、 ① 回転棒がスイッチになっています。 ② 回転棒が支え棒に接触すると　　　　　　　　　　　スイッチが入ります。 ③ スイッチガ入ると、電流が流れます。 ④ 電流が流れると、　　　　　　　発光ダイオードが点灯します。ただ、電極棒がコースにずっと触れたままの状態では、モーターに電流が流れ続けるので発光ダイオードは薄暗く点灯するだけです。もし、電極棒がコースに触れたままの状態でも明るく点灯させたい場合は、モーター駆動回路と発光ダイオード点灯回路で、別の電池を使って回路を作って下さいね。「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。