愛媛県総合科学博物館研究報告，

６，５−８，（２００１）

科学実験教室「こいつは強力！磁石の世界」実施報告
久松洋

二＊

A working report of “The utilized magnets"
Yoji Hisamatsu
This report describes the results and the consideration about experiments of utilizations of magnets possed large
surface magnetic flux density which was held at the science class of this museum.Since the large surface magnetic
flux density cause serious accidents, We adopted some methods. In this class. We showed the amazing parformancesof the magnets and took electric equipments apart for an understanding of utilized magnets.

はじめに・磁鉄鉱の磁力・鉄 の 磁 化

永久磁石はこれほど大量に生産されているにもかかわ・磁石材料と磁石の種類

らず日常的には家庭用実用文具としてのイメージが強・ネオジム磁石の磁力

い．よく見かける磁石は，釘やクリップを引きつけるが・磁力のの切断

引きつけているその姿は今ひとつ不安定でもろさを感じ

・磁石の利用させる．より力強くものを引きつける磁石の姿となぜそ・マグネガンのような磁石が必要とされるのか，実用文具以上の可能実験の構成と内容性とは何かを紹介するために本講座を作成した．
生活における磁石の本当の姿は全くの裏方で，どこにどのように使われているかは一般には知られていない．

磁石の持つ磁力と磁石の利用についての理解が本講座

磁石を使用してマイクやスピーカーになる実験は行っての目的である．磁石にはさまれる事故の危険性が大きい

いても，作成する教材が単純すぎて今の複雑な電化製品ため，従来博物館の講座ではネオジム磁石を受講生自身とうまくイメージを一致させられない．高性能な電化製で扱うことは極力避けてきたが，表面磁束密度の大きい品には高性能な磁石が必要となり，結果的に圧倒的な磁小型のネオジム磁石が入手できたことをきっかけに，ネ力を見ることができる．磁石の物理的な性質よりは，科オジム磁石を体験できる講座を行った．
導入部では，「磁石」と書く意味．すなわち磁鉄鉱か学技術の成果や工業的に必要とされている磁石の姿を紹ら説明した．磁鉄鉱は受講生が日常的に使用するフェラ介した．
本稿は愛媛県総合科学博物館が３度にわたり対象を変イト磁石よりも圧倒的に磁力が小さい．良質で均質な磁えて実施した講座の報告である．
３種の対象とは，平成１
２

力を手に入れるには，磁石を製作しなければならない．

年１１月４日（土）に小学生とその保護者３０組６０名を対象

そのために尽力した日本人科学者の歴史と磁石材料，製とした１２０分の親子教室，平成１３年２月１日（土）に小品について実験を交えて解説した．強磁性体の磁化はす

学３年生生８０名を対象とした９０分の理科研究授業およびなわち磁石を作ることとほとんど同じであるが，保持力

平成１３年２月１１日（土）に小学４年生から中学生２０名をの点で製品の磁石と決定的に違う．そのことを鉄の磁化対象とした１２０分の科学実験教室である．

で確認した後，製品として世界最強をほこるネオジム磁石の磁力を体験する．圧倒的な磁力はどのような条件で

実

験

一

覧

も影響を及ぼすのか，という観点から強磁性体が磁束をとりこむ磁場の遮蔽を実験した．また強力磁石は生産量

実験項目は以下のとおり．

こそ多いが，日常的に見るチャンスが少ない．なぜ強い磁石を作り続ける必要があるのかという疑問を合わせ＊愛媛県総合科学博物館

学芸課

科学技術研究科

Dept. of Science and Technology Ehime Pref. Science Museumて，様々な電化製品から磁石を取り出し，磁石を作り続ける必要性を意識させた．磁石の実用的な側面以外をみ─５─科学実験教室「こいつは強力！磁石の世界」実施報告せるために簡単なおもちゃを作成した．
実

験

機材

磁鉄鉱
磁鉄鉱に方位磁針，クリップを近付けることで磁石であるがその磁力は弱いことを説明した．
鉄の磁化
直径５φ長さ１５０ミリの鉄の棒を使用した．フェライ
ト磁石を使用した磁化の強さとネオジム磁石での強さを比較した．ただしネオジム磁石は２０φ高さ１０ミリのものをアングルで組んだ実験台に貼りつけて使用した．これだけで磁鉄鉱よりも充分強い磁力が得られること，鉄棒

写真２ 表面磁束密度の実験，右手のフェライト磁石の方が付いているクリップの量は多いが，手でクリップを離すと左のネオジム磁石の方が強いことが実感できる．の磁化はすぐ壊れることも合わせて実験する．
磁石材料と磁石の種類
直径５０φ高さ３０ミリのフェライト磁石，アルニコ磁石，サマリウムコバルト磁石，ネオジム磁石とシート状のボンド磁石を使用した．充分な量のクリップを用意し，どれほどのクリップがこれら磁石に引っ付くかを演示した．同時に，これら磁石が製作されることを意識づけるためにフェライト，アルニコ，ネオジム各磁石の材料も合わせて提示した．
ネオジム磁石の磁力アングルで組んだ実験台にネオジム磁石を貼りつけてその磁力を体験した．張り付くクリップの量，クリップを引っ付く限界距離，磁力線のカーブに沿ったクリップ

写真３ 磁石の力で体を支える実験装置．もともと電磁石で体を支える実験のために製作した．鉄製，脚立に設置し，ボルトなどで５重の落下防止策をとっている．念のためヘルメットを着用する．のブリッジなどを体験する．充分な磁力は磁場や磁束の性質を見せやすくしているが，それより圧倒的な磁力にのネオジム磁石で表面磁束密度の違いを体感した．ま興味が集中した．直径３０φのフェライト磁石と直径５φた，大きなネオジム磁石にぶらさがったり手のひらを通しても多量のクリップがつくなど，その磁力を魅せる演示を行う．これらに実験をとおして，強力磁石による事故の危険性を再度受講者に確認させ，注意を喚起させている．（写真１，２，３）
磁力切断
前と同様の実験台に直径５φのネオジム磁石を貼り，机から紐のついたクリップを伸ばしてクリップを中空に静止させる．クリップと磁石の間隙に何をはさめばクリップを浮かせる磁力を遮蔽できるのかを実験した．挟むだものは，うすい色紙，段ボール，ベニア板，フェルトの布，アルミ板，銅板の６種を行った．これら１枚ずつまたはその組み合わせ，全部を挿入してもクリップは落

写真１ アングルで組んだ実験台と磁石の使用例，アングルと反対方向以外には磁場が漏れないので，クリップの貼りつけに集中できる．強い力で磁石を固定すれば手を挟むこと．勢いよく張り付くことの危険性は軽減する．

ちない．最後に鉄合板で製作したカッターを挿入するとクリップは落ちる．このことで，受講生は他のクリップやはさみでもクリップを落とすことができることを発見

─６─

久 松 洋 二

写真４ 磁石カッター，鉄合板切り抜き，カッターの刃と同じ規格で切り抜いている．先をとがらせたままにしたのは磁力の切断のコツを探してもらいたかったため．

写真６ 実験に使用した電化製品の一部，最後のネジをその場ではずし，分解する演出も行った．

実験では３パターンの作り方をしている．１つは単３電池３個を直列にしてフィルムケースにいれて，一人一つずつ遊べるもの．このときはスイッチをリード線接触にしたためストローの固定が不安定で，飛び出す勢いを調整するために磁石位置をテストすることが難しかった．２つ目は１０人一組でコイルを並列につないだもの．
電源（３V）を統一することで独立したスイッチを製作でき，磁石の飛び出す勢いをテストしやすくなった．ただ，電源とスイッチを統一した結果，１０人揃って実験するために１回の発射まで時間がかかる．並列に繋いだコ
イルは固めのリード線に繋ぐことで，それぞれのマグネガンが絡む問題を解消した．最後は１つの電源と１つの
写真５ 磁力の切断実験．このように銅板をはさんでも磁力に変化はない．
最後に磁石カッターを近づける．

スイッチ，１つのマグネガンとした装置である．これはした．（写真４，５）

しかし，コイルの巻数と巻巾，電源電圧，磁石の個数と全ての面で良好であるが，製作に時間と費用がかかる．
位置，その他付属品の調子をくわしく調べるには適して磁石の利用いる．電源をショートさせる方法を改良すれば，この教１人１個ずつマブチモーターを分解して，磁石を取り出した．磁石は器具の中に隠れていることを知るために，スピーカー，マイク，扇風機，コンポ，ビデオデッ
キ，電子レンジ，テレビ，電話機，カメラ，CD ウォー
クマン，エレキギター，ハードディスク，携帯電話を分解したものを順に見せた．（写真６）
マグネガン
磁石とコイルで製作した．直径５φ高さ３ミリのネオジム磁石を５つ重ねて棒状の磁石を作り，コイルの磁場に反発して飛び出すものである．コイルは０．
２６φのエナ
メル線をストローに１００回ほど巻き付ける．電源は乾電池に直結させる．ショートさせるため，スイッチは押しボタン式で押している間のみ通電するものを使用した．
プラスチックのパイプとプラ板を使って発射ボタンの雰囲気を出している．

写真７ マグネガンと発射装置．電池をショートさせて磁石を発射させるので押しボタンスイッチを製作した．１０本程度を並列接続して電流と電源の個数を稼いだタイプとそれぞれ独立電源を持つタイプと２種類製作した．

─７─

科学実験教室「こいつは強力！磁石の世界」実施報告

材一つに含まれている物理的性質は多く，少々程度は高受講生に触れさせられるかを試験的に実施した．使用しいが講座として成り立つと思われる．

た原理は２点である．充分な表面磁束密度があって強力磁石が勢いよく飛び出すこと，何かをはじき出すこな磁力を実感することができるが，体積が小さく扱いがと，摩擦の具合，磁石の位置などについて反応がよかっ難しくない．余分な磁場を強磁性体に侵入させて遮蔽た．アルミ製のリベットなどを利用すると打ち出す臨場し，必要な方向のみ強い磁場を与えることである．偶然感がよく出る．適度な電圧とコイルの配置を選べば１０セにも受講生がこちらの注意をよく理解する者が集まった

ンチほどの長さまで繋いだネオジム磁石が押し出されるのか，事故もなく少し注意するだけで講座は終了した．

様子も実験できる．しかし，規模が大きくなると電源のもちろんこの２つの原理では，ネオジム磁石の持つ荒っ供給の仕方を変更しなければ非常に危険になる．磁石とぽくも圧倒的に強力な磁力を充分に体験できたとは言いセットで持ち帰らせた場合もあるが，コイルと電源の接難いが，大きな表面磁束密度が引き起こす動きや，見た続には十分な説明と注意を行っている．（写真７）目以上に強力な力は満足できたのではないかと思われる．体を支えるほど強力な力や埋もれて見えなくなるままとめでクリップを引きつける姿，マグネガンの発射スピードなどはフェライト磁石では決して味わえない．

親子教室，小学理科の研究授業，博物館講座と３種類

この講座でもう一つ強調したかったことは，磁石は高の講座として実施したが，基本的な内容はどの講座も同性能電化製品を支える重要な部品であることだ．製品のじである．ただ，受講生の構成で実験を受講生と学芸員

小型化には強力高性能磁石が欠かせない．冷蔵庫に貼っのどちらが行うか，工作はどの程度行うかを変更した．てある磁石の個数など比較にならないくらい家庭には磁

ネオジム磁石に関しては，親子講座では大型の磁石１つ石が侵入している．磁石を開発している科学者，技術者を保護者に託した．配布，回収を迅速にすることと使用がいること，そしてあまり強調されないが日本人の寄与に当たっての注意を十分行った．研究授業では小型のネの大きさは日本で科学を学ぶ限りどこかで触れているべオジム磁石以外は小学生には触れさせない．博物館講座

きではないかと思われる．将来目標ともなりうる優秀なではアングルに大型の磁石をつけたまま使用した．工作

研究は折りに触れて紹介していきたいと考える．

は親子教室では一組が全て製作した．保護者の工作の速謝さに頼る形で進行した．親子講座ではある種のおみやげ辞が期待されていることから，作るよろこびが内容として必要だったからである．研究授業ではコイルを作成する

この講座に使用した磁石材料は住友特殊金属株式会社だけにした．これでも小学３年生には難しく，予定以上にご協力をいただきました．ここに感謝の意を表しまの時間を必要とした．博物館講座では時間配分の都合す．

上，完成品を配布して実験に時間を割いた．経験的に当館の受講生の年代でコイルをきれいに巻くには充分な時間を必要とすることが分かっており，今回の講座ではコイル製作は全く内容的に必然性がないことから行わなかった．
強力な永久磁石で実験すると磁石の引き合う力で事故が起こる．強く，大きな磁石を使えば使うほど怪我が頻繁に起こる．日常的に強い磁石を実験に使って演示しているが，強力な磁石はちょっとの気のゆるみで思いも寄らないことを引き起こす．まして，数十人の受講生に使用することは，事故を回避することすら不可能のような気がする．一方で，磁石に引っ付くクリップなどを見ていると，もっと多量に引っ付く姿を見てみたい誘惑に勝てない，せっかく世の中に強い永久磁石があるのだから，どれほど引っ付くか示したいし，強い磁石ならではのユニークな引っ付け方などを受講者に発見してほしい．２つの背反する事実は永久磁石による実験を行う上でいつもジレンマを引き起こす．
今回の講座はネオジム磁石をどのように扱えばもっと─８─