大阪市立科学館研究報告 23, 61 - 64 (2013)

サイエンスショー「スーパー磁石～アルミが動く？～」実施報告
斎 藤

吉 彦 ＊

概 要
本 サイエンスショーは「アルミは磁 石 に反応しない」という常 識を覆し、アルミに生じる渦電 流を紹 介するものである。2012 年６月 ～８月 まで大阪 市立科学館で公開されたものである。

１．はじめに２-１．磁石の基礎

電 気 を流 す 物 体 の中 で 磁 場 が 変 化 すると、その変化 を打ち消すように誘 導 電 流 が流 れる。アルミが磁石留意点

小さなネオジム磁石で「磁 石」という概 念に集のそばで動 くとき、あるいは磁 石 がアルミのそばで動く遊びながら(図 1)、１０中させる。そして、10ｃｍときは、アルミに渦電 流 と呼 ばれる渦 状 の誘 導 電流がｃｍ 角 ネ オ ジム 磁 石 を

角 ネ オ ジム 磁 石 への 期

流 れ、アルミは渦電 流 により電 磁 石 になる。そして、磁導入。

待をたかめる。

石と、電 磁 石になったアルミが反 応する。「磁 石につか①

演示内容

１０ｃｍ角ネオジム磁石

強烈な磁力が大人 の興ないはずのアルミが磁 石に反 応する。」を今回のサイエで 磁 石 に つく もの とつ

味 も引く。 ここで、ア ルミンスショーのテーマとした。

か ないもの を確 認 （図は磁石につかないことを2）。

定着 させることが重要

鉄 以 外の 金 属 は 磁 石 に 着 かないことを小 学 校３ 年②

生で習 うが、多 くの市 民 は、導 体 と磁 性 の概 念を明確で、これが 以 降 の 演 示に区 別 することができていない。すなわち、「電 気が流の生命線になる。

れる・流れない」「磁 石につく・つかない」の 2 つの概念を混 乱 させたまま、正 しい理 解 をしていないことが少なくない。このことに留意しながら、１０cm 角のネオジム磁石 による 大きな現 象 と身 近 な渦 電 流 による 現 象とで、楽 しく誘導 電 流 を理 解 できるようサイエンスショーを企画した。
本稿では、2 章で演示の概要を、3 章で考察を与える。ただし、演示の善 し悪 しは、見 学 者 と演 者 とが作り出す雰囲気に大きく左右される。これを文 字 で表すのは困難なので、この雰囲気も含めて詳しい内容は動画
１

図 1 小さなネオジム磁石で遊ぶをご覧いただきたい。

２．演示
演 示 は、磁 石の 基 礎 、アルミと磁 石 でブレーキ、現象の 原 理 、アルミを磁 石 で動 かす、の４部 で 構 成される。それぞれを以下に示す。

*

大 阪 市 立 科 学 館 学 芸 グループ
saito[atmark]sci- museum.jp

図 2 10ｃｍ 角ネオジム磁 石 。スチール缶は引き付けられるがアルミのヤカンは反応しない。

斎藤 吉彦２-２．アルミと磁石でブレーキ①２-３．原理説明

演示内容

留意 点

演示内容

留意点

アルミの 空き 缶 やヤカ「アルミが 磁 石 につか な

アルミに渦電流が流「渦 電 流 →磁 石 」の概

ンの速度が 10cm 角ネい」ことを意識させながられて 磁 石 に なる こと を念を与える。

オジム 磁 石 の上 で減観察させる。

イラスト（図 5）で説明じる（図 3）。
③①②１０cm×φ３０cm のア

観 察 しなが ら 、 ア ルミ塊

リン グ状 の ネオ ジム 磁

空き缶やヤカンの運動

ルミ塊と 10cm 角ネオが磁 石 になっていること

石がアルミ板の前 面でから現 象 を予 想 し、そのジム磁 石との相 互 作を納得する。

減速する（図 4）。

後に観 察する。ブレーキ用（図 6）。の原 理 として利 用できることを想 像する。
③

大 型 トラ ックなど に 搭

実 用 例を示すことで、現載 されているブ レー キ象を身近にする。

システム、永 久 磁 石 式
リターダー ２の紹介④

ヤカンの底を２－１①

家 庭 でできる実 験 の紹で用 いたネオジム磁介。

石 がブレーキをかけたように滑り落ちる。

図 5 渦電流のイラスト

図 6 アルミ塊(10cm×φ30cm)と 10cm 角ネオジム磁石との相互作用
図 3 アルミのヤカンをネオジム磁石の上に落とす
２-４．磁石でアルミが動く
①

演示内容

留意点

1 円玉を小さなネオジ

現 象が 小さいことで、大ム磁石で動かす。

きな現 象 を見 たいという欲求を与える。

③

コイルに大電 流を流
３③

図 4 ネオジム磁石がアルミ板の前で減速する

客 席からは現 象が見えし、１円玉を飛ばす 。

にく いので、 事 前 に ス ロ

１円玉が金属板に衝ービデオ

突する音でその勢い7）、 イメージを持 たせて実感する（図 8）。

おく。

ネオジム 磁 石でアルミ洗濯 機や扇 風機など身缶を回転させる（図近なものの原理として紹9）。

介。

４を見せて（図サイエンスショー「スーパー磁石～アルミが動く？～」実施報告④

家庭用電源からコイル交 流 が 流 れる コ イルはに電 気を流し、小磁回 転 する 磁 石と同 等 で石を入れた容器を近あること。

づける。容器の中で小磁 石が飛び跳ね続ける（図 10）。
⑤アルミ缶を④の交 流電洗 濯 機 や 扇 風 機など の

５

誘 導 モ ー ターの 仕 組 み

磁 石で 回 転 させる⑥⑦（図 11）。

を理解。

電磁 調 理器のコイル

１円玉 飛ばしや誘 導モを紹介しながら原 理解ーターと比 較 しながら解説（図 12）。

説する。

電 磁 調 理 器 で閉 回 路

渦電流で電球が灯るこに結線した電 球を灯とを推 測 させてから実演

６⑧す （図 13）。

する。

電磁調理器でアルミ演 示 前 に②⑤からア ル

６

箔を浮かせる （図 14）

図 9 ネオジム磁石でアルミ缶を回す

ミ箔 が 電 磁 調 理 器 の 上に浮くことを予想させる。

⑨

アルミのヤカンと１０cm「どうなってる？」の問い

角ネオジム磁 石との相かけに見 学 者 が「渦 電互作用を再度観 察。

流で磁石」と声を発す

図 10 交流電磁石で小磁石が飛び跳ねるる。
全ての演示アイテムにおいて、図 5 を示しながら演じる。
渦電流の概念に慣れさせる。

図 11 誘導モーターの原理実験
図 7 １円玉飛ばし

図 12 電磁調理器内のコイル
図 8 １円玉が金属板に衝突する。

斎藤 吉彦

著者以外の演示者は、発電と電磁石の現象を実 際に見せながら、この部分の 解 説をした。 当 初は著 者もそれを行ったが、見学者の納得を得るまでには至らなかった。そこで、２－２のように概念の提示 だけにとどめ、これに続く２－３で、常に「アルミに渦電流が生じてアルミが磁石になる」と声に発しながら、そして図 5 を見せな

図 13 電磁調理器で電球を灯す実験。左のように結線した電球の上に金属鍋を置く。

がら現象観察を行った。また、閉回路に結線した電球が灯ること（図 13）を渦電流の証拠とした。その結 果、図 14 を観察する段階では、この概念に充分慣れているので、見学 者は現象を予想しながら観察できた。発電と電磁石のデモンストレーションはかなり時間を要するので、「アルミが減速」の観察から次への展開の妨げになるかもしれない。見学 者にとっては、アルミの現 象観察を続けながら渦電流の概念を確認することの方が自然なリズムであったと思われる。
３-３．概念の確認
最後に、図 3 を再度 行い、「アルミに何が起こったの？」と問いかけに「渦電流！」、「渦電流でなにになる図 14 電磁 調 理器の上でアルミ箔が浮き、電 球が灯るの？」に対して「磁石！」との声を大人も含めて発 していただいた。「２－３．原 理 解 説」では腑に 落ちないでいた見学者も、２－４で繰り返し渦電流による現象を観３．まとめ察するうちに、概 念 を習 得し、自らその 概 念を声 に 発するまでになったものと思う。

３-１．常識を与える
７

前 回 企 画 した「ロケットのドキドキ実 験 」 は飛 び上がるというダイナミックな運動で好評であった。今回は、ア謝辞

ルミが減速するという地 味な運 動にもかかわらず、アル本 サイエンス ショーの 関 連 資 料 として紹 介 した永 久ミが磁石の近傍で減速する様 子に「エエーッ！」との声

磁石式リターダーおよび演示資 料として使用したアルがあがった。これは、第１章に書 いたように「アルミは磁ミ塊は住友 金属 工 業株 式会 社から寄贈をいただいた石につかない」は見学 者の常 識ではないということを前ものです。この寄贈にあたっては特に、同社の花田 保提 にして演 じたからであろう。すなわち、「２－１．磁 石氏および齋 藤 晃氏にお世話になりました。ここに同社の基 礎 」において、１０ｃｍ角ネオジム磁 石 の強 烈な磁および両氏に厚く御礼申し上げます。また、サイエンス

力 でもアルミはつかないという体 験 を与えたからで、もショー道場やサイエンスショー研究会で有益な意見をしこの体 験 がなかったら、 上 記 の 感 嘆 の声 はあがらな数多く頂き、企画段階で参考にさせていただきました。

かっと思う。

ここに謝意を表します。

３-２．原理実験か解 説か「アルミに渦電流 が生 じてアルミが磁 石 になる」が本
サイエンスショーの最 も本 質 的 な部 分 である。そこで、

１

http://www.sci-museum.kita.osaka.jp/~saito/sshow/s_magnet.htm
本本サイエンスショーの関連資 料として住友 金属工業株式会社から寄贈いただき、実施前から展示場で公開している。
３
栃木県総合教育センター：平成２２年度 調査 研究 高等学校における教科指導の充実 事例４ 演示実験「コインとばし」
４
http://youtu.be/GnT2wUvrKYA
５「いきいき物理わくわく実験」新 生 出版（株）212 ページ(1990)
６
長戸基：RikaTan 2011 年 7 月号
７http://www.sci-museum.kita.osaka.jp/~saito/sshow/rocket2.htm（動画）斎藤吉彦；大阪市立 科学 館研 究報 告 22,75-76(2012)２