愛媛県総合科学博物館研究報告

Bulletin of Ehime Prefectural Science Museum, No.19（2014）, p. 65－71

技術報告

サイエンスショー「磁石の科学」における巨大ネオジム磁石の演示方法について
篠原

功治 *

How to Demonstrate the Enormous Neodymium Magnet in the Science-show of“The Science of Magnets”
SHINOHARA Koji

Abstract：This paper reports the essential part of the demonstration to observe the magnetic line of force of theenormous neodymium magnet on“The Science of Magnets”which was carried out as one of the science-show
programs at the Ehime Prefectural Science Museum. The enormous neodymium magnet have the adsorption of force
and the sucking force,which are great. On the account of them, the audience are amazed at a scientiﬁc phenomenon
about the magnetic force. The author considered that the enormous neodymium magnet became a superior teachihg
materials for the education, if we could manage it, and researched how to demonstrate them.
キーワード：永久磁石，巨大ネオジム磁石，磁力線，演示
Key words：Permanent magnets, Enormous neodymium magnet, Magnetic line of force, Demonstration

はじめに較や磁力線の観察，渦電流発生の演示などの体験型実験を通して，磁石の科学について理解を深めることである．

愛媛県総合科学博物館では，
平成 25 年 7 月 12 日（金）著者としては，巨大ネオジム磁石を用いることで，強いから平成 25 年 10 月 6 日（日）の約 3 カ月間にわたって，「磁磁力でしか行えない様々な現象を再現して，平成 24 年石」をテーマとしたサイエンスショーを行った．1 回 20度に開催した企画展「磁石と日本人」
では伝わりにくかっ分程度で行われ，来館者一般が対象で，約 100 回実演さた渦電流などの要素を補って，永久磁石に対して来館者れた．総観覧者数は 3,589 名であった．今回のサイエンに強い興味を持ってもらい，さらにはネオジム磁石が地

スショーでは，永久磁石開発の科学技術史
オジム磁石を用いた磁石の科学の説明

1）2）3）4）や巨大ネなどを行っ

球環境問題の解決にも大きく貢献していることを知ってもらう意図もあった．

た．なお，平成 21 年度以降，博物館運営は，学芸部門

本サイエンスショーでは強力な永久磁石を使用するたを除き，愛媛県から指定管理者（イヨテツケーターサー

め，ペースメーカーや金属製の医療器具を使用している

ビス株式会社）へと変わった．そのため原則として，プ方は，体験を控えていただく旨の注意を口頭やパネルでロパー学芸員がサイエンスショーを企画し，指定管理者行った．このほか腕時計やデジタルカメラ，携帯電話な（企画普及担当）が実施することとなっている．
本稿では，どの精密機械は，椅子に置いた上で体験していただくよサイエンスショー「磁石の科学」で行った巨大ネオジムうに伝えた．

磁石の演示実験を中心に報告するとともに，サイエンス

実験内容は，「導入」，「永久磁石の種類」，「磁力線のショー「磁石の科学」終了後にもよりよくするための実観察」，「磁石にくっつくものとくっつかないもの」，「渦験を行い，巨大ネオジム磁石の効果的な演示方法につい電流」で構成した．本稿の趣旨から外れるので，これらて及び良質な教育教材としての要素について考察した．

すべての実験については詳しくは触れないが，サイエンスショー全体をイメージするため概要を述べる．

サイエンスショー「磁石の科学」概要「導入」では，100 円ショップで販売している小型のネオジム磁石を使用して，身近にあるものをくっつける

本サイエンスショーの目的は，永久磁石開発へ貢献した日本人科学者を紹介しながら，4 種類の永久磁石の比* 愛媛県総合科学博物館 学芸課 科学・産業研究グループ
Curatorial Division, Ehime Prefectural Science Museum

ことでネオジム磁石の性能の高さを示した．同様にφ 4㎝のリング状のネオジム磁石でも実験した．
「永久磁石の種類」
では，4 種類の永久磁石を紹介した．
まず，ゼムクリップが永久磁石にくっつく数をみせるこ－ 65 －サイエンスショー「磁石の科学」における巨大ネオジム磁石の演示方法についてとでその違いを比較した（図 1）．次に，開発に携わっきたい．

た工学系の日本人科学者や永久磁石の材料についても紹

巨大ネオジム磁石は，寸法 100 × 100 × 100mm，重介した．紹介する永久磁石と開発に携わった工学系の日量 7.5kg の立方体で，磁石工房より 20 万円で購入した．

本人科学者は，フェライト磁石では加藤与五郎，武井武

展示台の製作は 9 万 5 千円であった．永久磁石本体が／酸化鉄，アルニコ磁石では，本多光太郎，三島徳七／密着して吸着している場合，引き離すのに必要な力をニッケル，コバルト，アルミ，サマコバ磁石では，開発吸着力と呼ぶ．最大吸着力は 650kgf に及ぶ．また，吸者はアメリカ人／サマリウム，コバルト，ネオジム磁石

着するものを遠方より引っ張って磁石に吸着させる力では，佐川眞人／鉄，ネオジム，ホウ素とした．磁石開を吸引力と呼ぶ．吸引力は吸着させるものが 45kg のと発に携わった日本人科学者 10 人のパネルは，本年度かき鉛直方向に 100mm となる．磁極面と磁極側面ともにら当館の科学技術館「素」のゾーンに常設している（図約 120mm 以内は大人の力でも制御ができなくなり，約2）．

700mm 以内は精密機器へ影響を及ぼす恐れがある 6）．

「磁力線の観察」では，一辺が 10㎝の立方体の巨大ネ

図 3 ～ 5 は，二次元での磁力線観察である．観察する

オジム磁石で磁力線を観察した．カラータイやゼムク

実験道具は，3cm 程度に切断したストロー内の中心部にリップなどを使用した．

ゼムクリップを入れ，釘で板に打ち付けている．ゼムク「磁石にくっつくものとくっつかないもの」では，はリップの入ったストロー片は，磁力線の向きに沿って動じめにペットボトル，スチール缶，木，アルミ缶，補助く．この実験は，サイエンスショー「磁石の科学」で行っ貨幣などの身近にあるものを使用し，クイズ形式で巨大た．

ネオジム磁石にくっつくものとくっつかないものを調べ

図 6 ～ 10 は，三次元での磁力線観察である．複数個た．次に，鉄，ニッケル，コバルトを巨大ネオジム磁石のカラータイを入れた直方体のプラスチックケースを巨にくっつけて，永久磁石にくっつく単体金属は，鉄，ニッ大ネオジム磁石の上に重ねて置いている．N 極は赤色でケル，コバルトの 3 種類であり，永久磁石の主な材料で塗装している巨大ネオジム磁石の上半分で，S 極は青色あることを伝えた後に，この 3 種類の金属を使用していに塗装している巨大ネオジム磁石の下半分である．カるスチール缶や補助貨幣などは，永久磁石にくっつくこラータイの入ったプラスチックケース 1 個を巨大ネオジとを説明した．最後は，アルミ製品としてアルミ鍋を巨ム磁石の上に置いている図 6 では，緑色のカラータイが大ネオジム磁石の上に落とした．アルミ製品を巨大ネオ中心に集中している．カラータイの入ったプラスチック

ジム磁石上に落とすと，衝突寸前に減速する．また，巨ケース 2 個を巨大ネオジム磁石の上に重ねて置いている

大ネオジム磁石付近でアルミ製品を動かすと，動きを妨図 7 では，黄色のカラータイが，図 6 の緑色のカラータげる方向に磁力が生じる．これらの現象は，渦電流によイよりも広い範囲で倒立している．カラータイの入ったるものである．

プラスチックケース 3 個を巨大ネオジム磁石の上に重ね「渦電流」では，コイルに交流電流を流して電磁石とし，て置いている図 8 では，青色のカラータイが，プラス細いひもで吊るしたアルミ缶に近づけて回転させ，このチックケース全体に広がっている．図 9 は磁極面側の磁原理が家電製品に使用されているモーターの回転に応用

力線観察であり，図 10 は磁極側面側の磁力線観察であされていることを伝えた．ハイブリッドカーや電気自動る．この実験は，サイエンスショー「磁石の科学」と平車，風力発電のモーターにネオジム磁石が利用されてお成 25 年に開催した企画展「磁石と日本人」でも行った．

り，小型化や機能の性能向上によって省エネルギーへ貢図 11 ～ 12 は，補助貨幣での磁極面の磁力線観察である．補助貨幣は，巨大ネオジム磁石各部位での磁力線の献していることを説明した．

影響を受けて倒立するため，倒立している補助貨幣をみ巨大ネオジム磁石の演示実験

ることが大まかな磁力線観察となる．この実験は，サイエンスショー「磁石の科学」で行った．

サイエンスショー「磁石の科学」の「磁力線の観察」

図 13 ～ 15 は，巨大ネオジム磁石に工具や台所製品をや「磁石にくっつくものとくっつかないもの」で行ったくっつけている．図 13 では，スパナ 1 本が倒立しており，巨大ネオジム磁石の演示実験を中心に写真で示した．まスパナが倒立している向きがその部位での巨大ネオジムた，サイエンスショー「磁石の科学」終了後に予備実験磁石の大まかな磁力線の向きとなる．図 14 では，巨大を行い，今後のサイエンスショーや企画展の展示などのネオジム磁石にくっつけている複数の工具や台所製品ために，よりよい演示方法や体験方法について検討したが，オブジェのような形状へと変化する様子を楽しむこのでその内容もあわせて写真で示した．
なお，当館のホーとができる．
この実験は，サイエンスショー「磁石の科学」

5）

ムページにある「学芸員のおもしろ実験＆研究」 で動と平成 25 年に開催した企画展「磁石と日本人」でも行っ画を配信しているので，本稿とあわせて閲覧していただ

たが，工具などはあまり使用せずにスチール缶を多用し－ 66 －

篠原

功治させるためには三次元での磁力線観察が適しているが，た．
図 15 は，単 3 乾電池を巨大ネオジム磁石の磁極面とサイエンスショーの中では，二次元での磁力線観察の方磁極側面にくっつけている．原則として単 3 乾電池の向が，反応がよかった印象を持っている．三次元での磁力きが大まかな磁力線の向きとなるが，磁極面では単 3 乾

線観察は，カラータイを掌にのせたりカラータイを巨大電池はどのような向きでもくっつく．この実験は，サイネオジム磁石に向けて軽く投げたりする実験方法も効果

エンスショー「磁石の科学」と平成 25 年に開催した企的であった．
補助貨幣を使った実験は，補助貨幣が磁極面では磁力画展「磁石と日本人」でも行った．
図 16 は，スパナやラジオペンチ，ホッチキス，カッター

線に大まかに沿って倒立する様子に驚く見学者が多かっを，展示台底面からひもで固定して，巨大ネオジム磁石た．残念ながら今現在の日本で流通している補助貨幣は底面からの磁力を利用し空中に浮遊させ，その様子を楽巨大ネオジム磁石といえどもくっつくものはなかった．

しむことができる．この実験は，サイエンスショー「磁著者が所有する海外の補助貨幣の中で巨大ネオジム磁石石の科学」と平成 25 年に開催した企画展「磁石と日本人」にくっついた補助貨幣は，ロシアの 1 ルーブル（рубでも行った．

ль），10 カペイカ（копеек），50 カペイカ（к図 17 ～ 18 は，巨大ネオジム磁石底面にゼムクリップопеек）とフィリピンの 1 ペソ（peso），25 センタをくっつけている．ゼムクリップは，図 18 のように展ボ（sentimo），香港の 50 セント（cents），中国の 1 元であっ示台をはみ出して連なった．
磁力線の観察というよりは，た．

磁力の強さを体験できる実験と呼ぶ方が相応しい．この巨大ネオジム磁石に工具や台所製品がくっつくことは実験は，サイエンスショー「磁石の科学」終了後に新しイメージできるが，図 13 のようにスパナが 1 本で倒立い演示方法として行った．

する様子はイメージできないみたいで，なぜ，倒立する

図 19 ～ 21 は，発泡スチロールカップに入れた磁性流のか質問をよく受けた．複数の工具や台所製品をくっつ体を，巨大ネオジム磁石 N 極面の高い位置（図 19）かける実験では，スチール缶よりも様々な形状をしている

ら N 極面に接触させた様子（図 21）である．磁性流体

工具などを多用した方が，楽しめることが，サイエンス

は，流体でありながら磁性を帯びて砂鉄のように永久磁ショー「磁石の科学」終了後に行った演示方法をよりよ石に吸い寄せられる性質を持っている．また，永久磁石くするための実験で分かった．に近づけると磁力線の向きに沿って磁性流体から角が生

単 3 乾電池を巨大ネオジム磁石の磁極面と磁極側面にえたような突起部分が発生する．この現象をスパイク現くっつけると，磁極側面では必ず展示台に対して鉛直方象と呼び，綺麗な流線形の形状を楽しむことができる．

向を向いた後，磁極側面の中央に転がっていった．

図 19 のように磁力の弱い位置では，角のような突起部

巨大ネオジム磁石底面でのスパナやラジオペンチ，分は大きくなるが数は少なくなる．図 21 のように磁力ホッチキス，カッターを空中浮遊させる実験は，展示台が強い位置では，角のような突起部分は小さくなるが数の設計上の問題で見学者から見難いのが欠点であった．

は多くなる．この実験は，サイエンスショー「磁石の科巨大ネオジム磁石底面にゼムクリップをくっつける実学」終了後に新しい演示方法として行った．

験は，スパナやラジオペンチ，ホッチキス，カッターを空中浮遊させる実験より効果的であり，今後，巨大ネオ考察

ジム磁石を体験展示する際には，体験方法の一つにもなることが分かった．

効果的な演示方法について

磁性流体の実験は，博物館講座などでの活用が考えら

今回使用した巨大ネオジム磁石は，教育教材用のネオれた．

ジム磁石と比較すると最大級の大きさとなる．性能が同等かまたは上回る大きさのものは，医療分野での永久磁

良質な教育教材としての要素について

石タイプの MRI で使用されているが，これ以上，強力巨大ネオジム磁石は，予想をはるかに超える吸着力とになると制御できず管理できない．それゆえに，使いこ吸引力を持っているため，体験する見学者はほぼ全員がなせれば，永久磁石の学習及び環境教育のよき教材にな驚き，そして，科学を楽しむことができる．日常では体ると考えサイエンスショー終了後も演示方法をよりよく験できない現象を，身近な材料を用いて再現することで，するための実験を行った．

その驚きの幅が大きくなる．サイエンスショーにおける二次元と三次元での磁力線観察は，サイエンスショー

永久磁石の実験の基本コンセプトには，どれだけ強くでの見学者の反応もよく，ゼムクリップの入ったストくっつくのか，それともくっつかないのか，というようロー片で構成している板やカラータイの入ったプラスなシンプルな要素が含まれている．シンプルゆえに，体チックケースは必須のアイテムといえる．見学者に体験感することで得られる巨大ネオジム磁石の印象は大きい－ 67 －

サイエンスショー「磁石の科学」における巨大ネオジム磁石の演示方法についてものとなり，このときに得られた印象が，現在の世界最強であるネオジム磁石などの磁石開発に携わってきた多くの日本人科学者の偉大さという印象と，プラスの相関関係となり，体験者へ強くてよりよいインパクトを与えているのではないかと推測している．
文献１）篠原功治．企画展「磁石と日本人」実施報告．愛媛
県総合科学博物館研究報告．2013, 18, pp.37⊖55.
２）斎藤吉彦．サイエンスショー「磁石のひみつ」実施報告．大阪市立科学館研究報告． 2003, 13, pp.153⊖
156.
３）斎藤吉彦．サイエンスショー「だれもしらない磁石

図 1 サイエンスショー風景
4 種類の永久磁石を紹介．演示者は著者のひみつ」の実施について．大阪市立科学館研究報
告．2007, 17, pp.121⊖124.
４）斎藤吉彦．サイエンスショー「スーパー磁石～アルミが動く？～」
実施報告．大阪市立科学館研究報告．
2013, 23, pp.61⊖64.
５）愛媛県総合科学博物館 HP．学芸員のおもしろ実験＆研究．http://www.i-kahaku.jp/good_story/index.html
６）磁石工房 HP．http://www3.ocn.ne.jp/~m428/

図 2 磁石開発に携わった日本人科学者 10 人
当館の科学技術館「素」のゾーンでパネルでの常設

図3－ 68 －二次元での磁力線観察Ⅰ

篠原

図6

功治

図4

二次元での磁力線観察Ⅱ

図7

三次元での磁力線観察（磁極面）Ⅱ

図5

二次元での磁力線観察Ⅲ

図8

三次元での磁力線観察（磁極面）Ⅲ

三次元での磁力線観察（磁極面）Ⅰ

図9

三次元での磁力線観察（磁極面）Ⅳ－ 69 －

サイエンスショー「磁石の科学」における巨大ネオジム磁石の演示方法について

図 10

三次元での磁力線観察（磁極側面）

図 11

補助貨幣での磁力線観察Ⅰ

図 12

補助貨幣での磁力線観察Ⅱ

図 13

巨大ネオジム磁石と工具や台所製品Ⅰ

図 14

巨大ネオジム磁石と工具や台所製品Ⅱ

図 15－ 70 －

巨大ネオジム磁石と単 3 乾電池

篠原

図 16

功治

展示台底面からの実験Ⅰ

図 19

巨大ネオジム磁石と磁性流体Ⅰ

図 17

展示台底面からの実験Ⅱ - Ⅰ

図 20

巨大ネオジム磁石と磁性流体Ⅱ

図 18

展示台底面からの実験Ⅱ - Ⅱ

図 21

巨大ネオジム磁石と磁性流体Ⅲ－ 71 －