小型デジタル電圧計

　昨年(2021)末の実験講習会などで購入したデジタル電圧計ユニットなどがいくつか無駄になっているため，活用を考えました。
 3Dプリンターの性能チェックを兼ねて学校でよく使用されている電圧計の筐体をまねてこんなも のを作ってみました。

　　　　　　　　　 　 　　　　　　　　　　20220413

　※　　 詳しくは　 ブ ログを

交流演示実験機

  先日 (2019　6/29)，兵庫物理サークルの例会があり，この実験器具に関心を持ってもらえたので，新しく試作機を作ってみました。ちょうど作りかけのパーツが残っていた ため，例に よってベニア板を切り出し，適当に並べてみました。

　コイルと電球を直列接続し，交流100 Vを流します。写真でわかるように，コイルの鉄心を乗せたり外したりでインダクタンス変化を生じさせ，コイルと直列に接続した電球の明るさを変化させるものです。・・・ が，新しいものもついています。

　鉄心の鉄板を一枚，コイルの上に乗せてみます。

　少し電球が暗くなり，鉄心が「ブーーーーー」という音を出します。また，この段階を生徒にやらせてやると すごく興味を示すはずです。

　なぜか，わかりますよね。そうです !!  電磁石になるため，鉄板がコイルに吸い付いていくのです。

  次いで，鉄板を二枚にします。これでどうなるか予想させると良いかもしれません。透磁率の高い「鉄」の板が追加されると，磁束がその中に入りやすくなる・・・ ! ?

　高校の物理では，鉄心が入と「インダクタンスが大きくなる」ということだけを教えますが，実は鉄心がコイ ルの断面に対してどの程度の大きさがあるかということで話は大きく違ってくるのです。

　写真に，あるものが写っていますが，何をするものかお分かりでしようか。

　交流は高校生にとってイメージしにくいものの代表格です。ぜひこのような実験を見せてやってほしいと思い ます。


　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2019.07.06

LED交流点灯用簡易電源装置  

　ある高校のＳ先生から、 LEDを交流で点灯させるための電源装置 が欲しいと要望されました。私が製作していた交流実験用の装置が欲しいということでしたが，古いタイプの ACアダプタはたくさん持っているので少し工作してみることにしました。

　いつものように塩ビ板を曲げて台を作りそこにパーツを並べようかと思ったのですが，少し「それらしく」 形を作りました。これに二つのLEDを互いに逆向きに並列接続したものをつなぎ，素早く振ると「交流」であ ることが視覚的に確認できますね。

　内部の工作もできるだけシンプルになるようにしました。

　近年ACアダプタは電子式のもになっており，重いトランスが使われなくなっています。そのため，次々と 捨て去られてしまう運命ですが，まだまだ使い道はたくさんあると思います。

　黒いプラスチックの箱を破り，中のトランスを取り出して使います。
　今回は，せっかくくっいている「整流回路」を残し直流15 Vと交流10 Vが使えるようにしました。

　素早く振ると，赤と緑のLEDが交互に光っているのがわかりますね。

2019.06

抵 抗の直列・並列接続とオームの法則

　小学校や中学校でも学習するオームの法則ですが，「覚えてしまう」という 学習が中心のようで，ほとんどその内容が理解されていないようです。いつも工作に使っている塩ビ板の切れ端 で左の写真のように 100 Ω の抵抗器を 4 つつけたものを作ったのですが，多少興味を示してくれる方が良いため。少し開発を進めてみようと思います。

　この装置については，　こちらを !!

　左上の写真の装置では，4本の抵抗器がジグザグに並んでいて，並列接続の 際に何か違和感を持つので形を変えてみました。逆に，これでは直列接続がイメージが持ちにくいかもしれませ ん。しかし，並列接続は色々工夫もでき，イメージもわかりやすいのではないでしょうか。

　1➖2 間で抵抗器一つの100オームですが，2➖3間が接続されているので，
1➖3間は抵抗器ふたつの「直列接続」になっています。他も同様です。

　1➖3間をリード線でつな具と，抵抗器ふたつの「並列接続」になります。

　直列接続と並列接続の組み合わせも可能です。

このようにしてできたものの抵抗値をテスターで測定するだけでも良いですし，電源そうに接続し，電流値と幹 部の電圧を測定することでオームの法則を確認することも可能になります。

 
　実際に電源装置に接続してみます。4➖6間を接続しているため，中央ふたつの抵抗器が並列接続，されに左 端の抵抗器が直列接続された状態です。これで合成抵抗は

　　100 ➕ 100/2 ＝ 150 Ω

　となり，ここに写真のように電源装置から電圧3.00 Vをかけると流れる電流値は

　I = V / R = 3.00 / 150 =0.020 A
 
 隣，実際にメーターの値もそうなっています。

　 (当たり前のことですが，試してみることに意義があります)

　テスターがあれば，各抵抗器の両端の電圧を図ることでさらに細かい点が確認でくますね。

激 安電池チェッカーを使った簡易電圧計

  電流計としての改造もできそうです。　こう !  ご期待を!!
　以前から100円ショップなどで安価な電池チェッカーが販売されていました。今回デジタルでソコソコの制 度を持つものが200円程度て販売されているのがわかり，早速調べてみました。左の写真のように，外観はほ とんど手を加えず，少しのパーツを取り付けるなどごく簡単な工作で使いやすい電圧計になることがわかりまし た。
　0測定範囲は， 0 ～ 13 V です。

 
　詳 しくは，こちらを

 
2018.09.29 　

　小学校の学習ドリルなどを見ると乾電池と豆電球の接続の実験が多く取り上げられています。では，この辺り の勉強になればということである遊び道具を作ってみました。

　電池と豆電球を取り付けたり取り外したりして遊んでもらうことにしたのです。使うものは，乾電池 2本と豆電球3個です。豆電球は2.5V 0.5Aのものと　3.8V 0.3Aの二種類にしています。これを数人のグループで議論しながら次のような実験をしてもらうと楽しいのではないかと思うのですが，いかがで しょう。

　詳 しくは，こちらを ! 　

光の実験ではレーザーが活躍し，特にガスレーザーは小型化もされていてすごく良いのは誰もが知るところで す。しかしながら，学校にはせいぜい数台しかなく，生徒実験としては無理があります。

　今から30年近く前，レーザーポインタが世に出回るようになりましたが，非常に高価でした。そこで，私は 本領発揮で，安く購入できる方法を探し当てました。出入りの業者さんに交渉してさらに安く購入できるように もしました。10台ほど購入し，生徒実験に取り入れていました。その後も何回か購入しましたが，近年おも ちゃとして販売されるようになり，なんと数百円という廉さなのです。今回は，Amazonさんで10個 300円ほどの発光ユニットを購入し，写真のようなものを作りました。

　誰でも工作できるようにということで，100円ショップで販売されているデジカメ用の小型三脚に電池ホル ダーを固定し，そこにレーザーユニット貼り付けています。高さ，角度は自由に変化させることができます。 トータル300円ほどです。

　単4電池にしたかったのですが，スイッチ付きは単3しか見当たりません。レーザーニットは電池ホルダー の横にホットボンドで固定します。工事区設定はさほど気にしなくても大丈夫です。

　　※ 実は，最初の試作機は何年か前に購入していた三脚
　　　で，雲台部分が簡単に取り外しできました。しかし，
　　　新規に購入したものは外見が変わらないものの中の
　　　構造が変わっていて，簡単に取り外しできなくなって
　　　います。　

　　こんなものですが，欲しいという人はご連絡ください。

   2017.12/24の兵庫県で開催される「高校物理基礎実験講座」で紹介しました。

　もっと簡単にということで試作したのが右の写真です。今となってはゴミとなってしまう8mmビデオテー プのケースを利用しました。側面にレーザーユニットを取り付け，スイッチは上面に取り付けています。

　光軸はボンドが固まるのを待ちながら調整すればかなりの精度が出せます。ただ，ケースの開閉機構のため底 面と側面が直角になっていないため若干の補正が必要になります。

　机上での実験をするため，机面と平行な光軸にしておく必要があります。

　穴あけは2箇所だけです。電池ホルダーは両面テープで貼り付けています。
スナップスイッチを使うため，半田付けは避けられません。　ケースの表面はレーザー光の反射がきついため， つや消し黒色の塗装をしています。

　　※ 紹介した人たちには結構好評なので，11台製作して「簡単実験　　　　セット」　　として貸し出しする予定です。


　　　　　　　　　　　　　　　以上，2017.12.19　更新
　　　　　　　　　　　　　　　　　　2018.03.08 更新

　等 速円運動器

　もうずいぶん前のことですが，電子レンジを解体した際にターンテーブルを回すモーターが何かに使えそう だということで「宝箱」に入れていました。それが日の目を見ることになったのも随分と前のことになるのです が，黒板に張り付け，モーターの軸に針金を付け，その先端に付けた小球が等速で回転するだけのものを作って いました。

　授業で見せたところ，予想以上に喜んでくれたため，知人に差し上げていましたが，そのうちのお一人が手 を加えて　三角関数の説明ができると教えていただきました。

　それなりに再現したものが，左の写真です。

2016.06.16

　1辺が46センチの板に20センチほどの針金を付けて回転させます。スイッチを入れた時の「気分」で　時 計回り　になったり　反時計回りになったりします。針金の先に付けた糸のx軸までの長さが　sinθを表す だけですが，　角度に応じてその値が増加していく様子が見えるのです。