大阪市立科学館研究報告 23, 139 - 148 (2013)「ファミリー電波教室」実施報告
古 川

欣 洋 ＊１ ，長 谷 川

能 三 ＊２概 要
２０１２年 ２月 、７月 および２０１３年 ２月 に、大阪 府電波 適正 利用 推進 員協 議会 と大 阪市立 科学 館の共 催 で、「ファミリー電 波 教 室 」を実 施 した。これまで３回の「ファミリー電波 教室 」では、参加者 の様 子 を見ながら工夫し、内 容 も一部 変 えていっているので、ここではその内容等について報告する。
１．はじめに

③「電 波 君 を探せ」のＤＶＤを鑑 賞 し、電大 阪 府 電 波 適 正 利 用 推 進 員 協 議 会 は、総 務 省が波の身近な利用を考える

都 道 府 県 ご とに 設けた電 波 適 正 利 用 推 進 員 協 議 会

参加者数：児童２４名＋保護者のひとつであり、近 畿 総 合 通 信 局 長 から委 嘱 を受け、スタッフ：大阪府電波適正利用推進員協議会１２名

電 波の 公 平 かつ 能 率 的 な利 用 の 確 保 が 図 られるようが指導者として活動。にすることを目的としている。尚、この制度は、１９９７年
２-２．第２回ファミリー電波教室

度の創設以来、１６年を迎えている。
各都道府県の電 波 適 正 利 用 推 進員 協 議 会は民間

日時：２０１２年７月２８日（土） １３：００～１６：００

ボランティアの「推 進 員 」で構 成 され、全 体 では７００人場

所：大阪市立科学館 工作室

余りの推進員が活動 を行 なっている。都 道 府 県ごとの対象：小学４年生～６年生（保護者同伴可）

電 波 適 正 利 用 推 進 員 協 議 会 は、 地 域 に 密 着 した立

主な内容：①電子ブロックを用いたワイヤレスマイクの場を活かし、電波利 用 環 境を更に改 善するためのさま

実験

ざまな活 動 を実 施 している。 大 阪 府 電 波 適 正 利 用 推②ラジオ（ライト・サイレン付き）を完成させる（完成したラジオは持ち帰り）

進員 協 議 会は、その一 環 であるファミリー電 波教 室を、③「電 波 君 を探せ」のＤＶＤを鑑 賞 し、電２０１２年より大阪市立 科学 館と共 催で行なっている。

波の身近な利用を考える
２．「ファミリー電波教 室」概 要

参加者数：児童２３名＋保護者
スタッフ：大阪府電波適正利用推進員協議会１２名

大阪市立科学館での「ファミリー電 波 教 室」は、これまで、２０１２年２月 、７月 、２０１３年 ２月の３回 行なった。

が指導者として活動。

各回の概要は以下のとおりである。
２-３．第３回ファミリー電波教室
２-１．第１回ファミリー電波 教室

日時：２０１３年２月２３日（土） １３：００～１６：００

日時 ：２０１２年２月２５日（土） １３：００～１６：００

場

所：大阪市立科学館 工作室

場

所：大阪市 立科 学館 工作 室

対象：小学４年生～６年生（保護者同伴可）

対

象：小学４年生～６年 生（保護 者同 伴 可）

主な内容：①火花放電による電波とコヒーラの実

主な 内容：① 電子ブロックを用いたワイヤレスマイクの験実験②ラジオ（ライト・サイレン付き）を完成させ②ラジオ（ライト・サイレン付き）を完成させる（完成したラジオは持ち帰り）る（完成したラジオは持ち帰り）③「電 波 君 を探せ」のＤＶＤを鑑 賞 し、電波の身近な利用を考える*１

参加者数：児童２２名＋保護者

大阪府電波適正利用推進員協議会 推進員
大 阪 市 立 科 学 館 サイエンスガイ ド、科 学 デモンストレーター*２
大阪市立科学館学芸員
ｈａｓｅｇａｗａ＠ｓｃｉ-ｍｕｓｅｕｍ．ｊｐ

スタッフ：大阪府電波適正利用推進員協議会１２名が指導者として活動。
-1-古川 欣洋 , 長谷川 能三

３．実験内容主な実験の内容は以下のとおりである。

○携帯電話、小型ゲーム機などの説明書の中の電波を使っていることに関する内 容にはいろいろな注意が書いてありますが、全 部 「電 波のルールの 中 から３-１．「電子ブロック」を用いたワイヤレスマイクの実験守ってほしいこと」が書かれています。

このテーマでは、電 子ブロックのマニュアルに基づい○ルールを守ら ないと、 身 近 なところでは、ワイヤレスてワイヤレスマイクを組 み立 て、このワイヤレスマイクを対 戦ができない、コードレス 電 話が 使えない、 携 帯用いて音 声 をラジオで聞 くことができることや、使い方

電 話 が 通 じな いなど 、 困 った ことが 起 き てしま いまによっては 本 来 のラジオの 音 が 聞 こえ なくなる 混 信 にす。

ついて実験した。

○お互いにきちんと使えるように、そして他の者が使えなくならないように、電波のルールが決められていま

３-１-１．ワイヤレスマイクの組み立てす。

電 子 ブ ロックの 抵 抗 ・コンデンサ・トランジスタ等 ２４個の 部 品 を、マニュアルに 基 づいて組 み 立 てることでワイヤレスマイクを完 成 させ、参 加 者 同 士 や親 子で会話を楽しんでもらった。

３-１-５．電子ブロックの片付け
電 子 ブ ロックをいったん 分 解 してから、 片 付 け た状
態の写真とブロック配線図を見て、その通りにブロックを入れるとラジオが完成します。片付けの状態の電 子ブロックで、最後にラジオ放送の受信を楽しんでもらった。

写真１．完成したワイヤレスマイクとその配線図
３-１-２．ワイヤレスマイクで実験してみよう（その１）
ラジオの選 局 ダイヤルを、放 送 局 からの電 波がない

写真２．電子ブロックの片付け状態（ラジオ回路）

ところに合わせ、ワイヤレスマイクに向かってしゃべりながら電 子 ブロックのダイヤルを回 して、自 分 の声がラジオから聞 こえるところをさがす。ワイヤレスマイクが小型の放送局の役目をすることがわかる。

３-２．ラジオ（ライト・サイレン付き）を完成させる
この 実 験には、 予 め製 品 として販 売 されているラジオを分解し、基板上の１個の抵抗器およびスピーカーと電池ボックスからのコードを取り外したものをキットとし３-１-３．ワイヤレスマイクで実験してみよう（その２）て用意した。

ラジオの選 局 ダイヤルを、放 送 局 からの電 波が入る

まず、ハンダ付けの練習を行い、その後、ラジオキッところ（今回はＮＨＫ第一 放 送）に合わせる。ワイヤレス

トの必要箇所をハンダ付けし、完成させてもらった。ハマイクに向かってしゃべりながら、電 子ブロックのダイヤンダ付けにおいては、 特にやけど しないよう 指 導 者 がルを回して、自 分 の 声 がラジオから聞 こえるようにする注意を配った。と、聞こえていた放 送 局からのラジオの音声が聞こえなくなる。同 じ周 波 数 の電 波 を使 用 することで混 信が 起こり、一方の放送が聞こえなくなることがわかる。
さらに、この状 態 でワイヤレスマイクのスイッチを切ると、再び放送局からの放送が聞こえるようになる。
３-１-４．ワイヤレスマイクで実験のまとめ
放 送 局からのラジオ放送がきちんと聞こえなくなったのは、ワイヤレスマイクが混 信 したからで、お互 い混 信しないように電 波 を使 用するように気 をつけなければならないことは、電波のルールのひとつである。実験の結果でわかるように、次のような「電 波のルールを守りましょう」と説明した。

写真３．キット化されたライト・サイレン付きラジオ

「ファミリー電波教室」実施報告

３-２-１．ハンダ付けの練習

ハンダ付けの要領は、「まず基板とリード線が接触しハンダ付 けの練 習 として、 指 導 員 の 指 導 のもと、やている 部 分 をハンダゴ テで 熱く する。 次 にこの 部 分 にけどに十分注意しながら、抵 抗 器を蛇の目 基 板に取り糸ハン ダをあてて少 量のハン ダを融かす。そしてハン付けてもらった。

ダゴテを離してハンダが 固まるのを待 つ。」という 手 順

まずハンダ付けの見 本を見 てもらい、蛇の目 基板に抵 抗 器 を差し込み、リード線 を少し曲 げて抵 抗 器が落で行うことである。この手順を、これらの画像をモニタで示しながら説明し、ハンダ付けをしてもらった。

ちないようにしてもらった。

写真４．ハンダ付けの見本（左が部品側、右がリード線側）

写真８．部品のハンダ付け

写真５．蛇の目 基板と部品の抵 抗 器

写真９．余分なリード線をニッパで切り取る
写真６．蛇の目基板に抵抗 器のリード線を差し込む

写真１０．抵抗器のハンダ付け完了
参加した児 童のほとんどがハンダ付けは初めてで、約６割が男子、約４割が女子であったが、楽しく無事に
写真７．蛇の目 基板の裏 側でリード線を少し曲げるハンダ付けを体験することができた。

古川 欣洋 , 長谷川 能三

３-２-２．ラジオキットを完成させる

次にラジオ本体を組み立てる。

まず、基 板 の所 定 の場 所 に１５０Ωの抵 抗 器を差し込 み ハンダ付けする。 次 に、 基 板 から 伸 びているス ピーカー のコー ドと電 池 ケー スからのコ ー ドを所 定 の 位置 にハンダ付けする。スピーカーのコードは、ケースについているスピーカーの端 子 に 取 り 付 けるが、白 黒どちらのコードをどちらの端 子 に取 り付 けても構 わない。
電 池 ケースのコードは、ケースについている電 池ボック
スの、プラスの端 子に赤色のコードを、マイナスの端子に黒 色 のコードをハンダ付 けする。ハンダ付 け作業は、先ほどの練 習 をもとに、やけどをしないよう指 導 員の注

写真１５．先にケース上側を合わせ（写真左）、ケースを裏返し左側を押し込み右側の爪を押し込む

意のもと行なった。

写真１６．ケースの上側を小さなビスで（写真左）、
写真１１．基板と抵 抗器の取り付け位 置

電池ケース内を大きなビスでとめる（写真 右）写真１７．ライトカバーの下側を先に差し込む

写真１２．スピーカーのコードの取り付け位置

写真１８．ライトカバーの上側をカチっと差し込む

写真１３．電池ケースのコードの取り付け位 置
写真１９．本体の組み立て完成

写真１４．基板をケースに収め、ケースを組み立てる

写真２０．単三電池を極性を間違えないように入れる「ファミリー電波教室」実施報告

３-２-５．ラジオの送信所についての解説
この ようにして、 各 自ラ ジオを受 信 する ことができ たが、このラジオの電波がどこからやってくるのか解 説した。電波を送信する送信所は表 1 のとおりで、例として
ＮＨ Ｋ 第 １ 放 送 の 送 信 所 とア ン テナ の 写 真 で 紹 介 した。
表１．関西のＡＭラジオ放送局一覧
写真２１．写真 電 池カバーをはめて完成
３-２-３．完成したラジオの機能テスト
ラジオが完 成 したら、各 自、以 下 の機 能 テストをして放送局

送信所の位置周波 数

ＮＨＫ 第１放送

堺市美原区

６６６ｋＨｚＮＨＫ 第２放送

羽曳野市都戸

８２８ｋＨｚＡＢＣ 朝日放送

高石市綾薗

１００８ｋＨｚ

もらった。

ＭＢＳ 毎日放送

高石市西取石

１１７９ｋＨｚ・ ＡＭラジオは聞こえるか

ＣＲＫ ラジオ関西

淡路市小磯

５５８ｋＨｚ

ＯＢＣ ラジオ大阪

堺市東区

１３１４ｋＨｚ

・ ＦＭラジオは聞こえるか・ ライトは点灯するか
・ サイレンは鳴るか
３-２-４．ラジオ受信 機の構 成の解説
ラジオ 受 信 機 が、 「アンテナ 」「共 振 回 路 」「検 波 回路 」 「スピーカー」で 構 成 されて、ラジオ 放 送 の 電 波を受 信 してスピーカーから音が聞 こえることを、実 際に使用されている部品 類を貼り付けたパネルと構 成説 明図を用いて解説した。

写真２４．ＮＨＫ第１放送の送信所

写真２２．ラジオ受信機の構成パネル

写真２３．ラジオ受信機の構成 説明 図

写真２５．ＮＨＫ第１放送の送信アンテナ

古川 欣洋 , 長谷川 能三

３-３．火花放電による電波とコヒーラの実 験
この実験では、電波がどのようにして発見されたのか、実験で確かめていった。
３-３-１．電波の利 用
初めに、電波について問いかけを行なうとともに、実際に電波 を使ったアマチュア無 線 機による大 阪と九州の福 岡 を中 継 局とインターネット回 線 を用 いた通 信を実施し、電波利用の一 例を見てもらいました。
電 波 について、 「電 波 という言 葉 を知 っていますか？」と問いかけたところ、電 波を知っているという答えが多くあった。また、「電 波を使っているものにはどんなものがありますか？」という問いには、携 帯 電話、テレビ、ラジオ、電 子レンジ、無線通 信機などの答えがあった。
また、小型の無 線 機 でも電 波 を利 用することで離れたところと会話することができることを知ってもらうために、
写真２６．火花放電機

実 際 にアマチュア無 線 通 信 による会 話 を聞 いてもらった。今回は、会場の科 学 館 と九 州 の福 岡 市 との間を、中 継 局 とインターネット回 線を使 って通 信を行 なった。と、火花放電機の火花が発生している間、ラジオからこの通信の仕組みは、図１の概要図のとおり。

は「ブーン」という音が聞こえる。火花放電機とラジオの間は、電線などでつながっていないが、火花放電機から火花以外の何かが発生して、ラジオを「ブーン」とならしているのであり、それが電波である。
次に、初期の電波受信機であるコヒーラで電波を受信するために、簡単に作ることができるカーボン・アルミニウムコヒーラを製作した。
表２．カーボン・アルミニウムコヒーラの材料

図１．中継局を利用したアマチュア無線 通信の概要
３-３-２．火花放電による電波の発生

材料

数量

鉛筆の芯（ＨＢ/Ｂ）

２本

消しゴム

１個

アルミ箔少々電子ライター（着火棒）

１個

ＬＥＤ（赤）

１個電池（１．５Ｖ）

２個

電 波 は、１８８８年 、ドイツの物 理 学 者 ヘルツが発見した。ヘルツは、火 花 放 電 で発 生 した電 波 を受けたコ
イルの先端で火花が出ることから、電 波を発見した。
ここでは、点火プラグを用 いた火 花 放 電 機 を用いた。
これは、自 動 車エンジンに使 われる 点 火 プラグに、高圧 電 源 回 路 からおよそ１万 ボルトの 高 電 圧 を送り、火花 を発生させる装置である。この装 置で火 花 放電させると、点 火プラグの先 で火 花 が飛 んでいるのが観 察される。
このとき、目に見 える火 花 以 外 に電 波 が発 生していることを知ってもらうために、まずＡＭラジオで音を聞いてもらった。そのために、ＡＭラジオの選 局 ダイヤルを放 送 局 からの 電 波 がないところに 合 わせ ておく。する

図２．カーボン・アルミニウムコヒーラの構成図
カーボン・アルミニウムコヒーラは、消しゴムに鉛筆の芯を２本差し込み、電池とＬＥＤを直列につなぎ（電 池ボックスにＬＥＤを取り付けたものをつなぎ）、鉛筆の芯の上にアルミ箔を載せれば完成である。しかし、これだ「ファミリー電波教室」実施報告

けでは通 電 せず、ＬＥＤは点 灯 しない。これは、アルミニウムの表面が薄い絶縁 被 膜で覆われているからである。そこで、このアルミ箔のすぐ上で、電子ライターを使って火 花 放 電 を起こすと、回 路が通 電 状態 となりＬＥＤが点 灯 する。これは、火 花 放 電 により 発 生 した電 波をアルミ箔 が受 けることにより、アルミ箔 の表 面 の薄い絶縁 皮 膜 が 破 れ、アルミ箔 の 金 属 部 分 と鉛 筆 の 芯が 直接 接 触 したためである。また、接 触 しているものを機械的に動かすことにより、通電 状 態が解除される。
今 回 、参 加 人 数 分 の材 料 を用 意 し、各 自 でカーボン・アルミニウムコヒーラを製 作し、火 花 放電によって通電することを体験してもらった。

図３．コヒーラの通電の概要図
今 回、現 代のコヒーラも用意 した。参 加 者が 製作したカーボン・アルミニウムコヒーラでは、アルミ箔を動 かすことにより通電状態を解除したが、このコヒーラは軽く叩くことで 通 電 状 態を解 除できる。このコヒーラでも同様の実験を行ない、参加者に見てもらった。

写真２８．現代のコヒーラ

写真２９．現代のコヒーラを用いた実験
さらに、大阪市立科学館展示場４階で展示しているコヒーラを使ったラジコンバスを実走させた。このリモコンバスの送信機のボタンを押すと、送信機 内で火花放電が起きる。この電波を受けると、バス本体内のコヒーラが通電状態となり、バスが動き出す。さらに送信機のボタンを押すごとに、右折、直 進、左 折、直 進と、バスの動作が変わり、さらにもう１回ボタンを押すとバスは停止する。この様子を参加者に見てもらい、楽しんでもら
写真２７．カーボン・アルミニウムコヒーラの製作った。また、バス本体 内にあるコヒーラや、電 波を受け古川 欣洋 , 長谷川 能三

た後、コヒーラを叩いて通 電 状 態 を解 除 している様 子も観察してもらった。

３-３-３．コヒーラにまつわる電波の歴史
ヘルツが電 波を発 見して以来、 電波の 利 用についてさまざまな研究がなされた。
火花放電機を用いた実験では、コヒーラは電波を受けると通電状態となり、電波が来なくなっても通電 状 態が続いた。これでは、再び電波が 発 生したときに電 波を受信したことがわからない。しかし、この火花 放電 機からの電 波をラジオで受 信すると、電 波が 発 生している間だけ「ブーン」という音がラジオのスピーカーから聞こえ、電 波が 来なくなると音は聞こえなくなる。このように、電波が来なくなると通電状態から元の絶縁状態に戻る 自 己 復 旧 型のコヒーラが、１８９４年 イギリスの ロッジにより 発 明 された。この 発 明 に より 電 波 の 利 用 が 一気に進展し、１年後の１８９５年にはイタリアのマルコーニが火花放電により３ｋｍの距離で無線電信通信に成功、さらに１９０１年にはイギリスとカナダの大西洋横 断３６００ｋｍの通信に成功している。なお、当時の無線 通信はモールス符号によるもので、世界初の無線通信はアルファベットの「Ｓ」のモールス 符 号 を送 信し受 信 に成功したと言われている。モールス符 号は、電 波 が発見されるより前の１８４０年にアメリカのモールスにより考案され、符号は短点（・）と長点（－）の組み合わせによりアルファベットなどが決められている。
ファミリー電波教室では、これらの歴史を紹介しながら、写真３２の電鍵（機械式スイッチ）と発振器を用いて、Ａ、Ｂ、Ｃ等のモールス符号を発振器のスピーカーから音で聞き、モールスを体験してもらった。

写真３０．コヒーラを使ったリモコンバス

写真３２．電鍵（右）と発振器（左）３-４．「電波君を探せ」のＤＶＤ鑑賞「電 波君を探せ」（約１７分）は、電 波の身 近な利用を通じて電 波の重要 性や必 要 性、正しい利 用を解 説したビデオである。この鑑賞を通じて、電波を適正に利用し、有効な資源として科学・技術の発展に寄与でき
写真３１．コヒーラと送 信機ればと考える。

「ファミリー電波教室」実施報告

３-５．その他有意義であったと思われる。

各 回のファミリー 電 波 教 室 ではこれ以 外 にもいくつ

また、この 教 室ではハンダ付けの作 業 があり、 火 傷かの内容を取り扱った。例えば、電 波 関 連の歴史につの防 止には 細 心の 注 意 を払った。ハンダ付け 作 業 のいても解説した。その内容は以 下のとおりである。

前に画像 等を使 用して手順やコツを説明するとともに、電波は１８８８年にドイツのヘルツによって発 見され、１８９５年にイタリアのマルコーニが電 波を使 用してモー指 導 者の 配 置 などを考 慮した。その 結 果、ほぼトラブルなくハンダ付け作業を行なうことができた。

ルス符号により世 界 初の無線 電 信 通 信に成 功した。さ参 加 者にアンケートを実 施したところ、「ラジオが受らに、電 波の送信や 受 信 に 重 要 な部 品 である真空 管信できて感激」「勉強になった」「ハンダ付けの練習をもやトランジスタの発明 など、電 波 の歴 史 で重 要 な事 項っとしたかった」「ハンダゴテがそんなに危険だと知らなを解説し、理解を深めてもらった。

かった」などの感想や意見をいただいた。
また、教室の運営にあたったスタッフでも、教室 終了

表３．電波の発 見と発展に関する主な事項

直後に反省会を設け、内容の変更やトラブル回避など

西暦年人物など（国名）主な事項の検 討を行なった。このように 課 題を改 善していくこと

１８４０

モールス（米）モールス符号を考案

により、今後 更に 参 加 者が 教 室で得られたことから探ヘルツ（独）電 波 の存 在 を実験で求の思いが生じるような教室にしていきたいと考える。

１８８８

実証
電 波 を受 けた金属粉

１８９０ブランリー（仏）１８９４ロッジ（英）１８９５

マルコーニ（伊）１９０１

マルコーニ（伊）謝辞の電気抵抗が減少

３回にわたるファミリー電波教 室の実施にあたり、多する の を発 見 （コ ヒー

大のご支援ご指導を賜わりましたアイコム（株）（デジハラの原理）

ムサポート）、（有 ）平 川 製 作 所、オ ートバックス（藤 井自 己 復 旧コ ヒーラ 検寺 ）、ア マチュア 無 線 家 の 皆 様 方 に 、 心 より 御 礼 申 し波器を発 表上げます。また、ボランティアで教室の運営にあたった

世界初無線電信通

大阪府電波適正利用推進員協議会の推進員有志の信成 功皆さんにもお礼申し上げます。

大 西 洋 横 断（イギリス－カナダ）３６０ ０ｋｍの通信に成功
１９０４

フレミング（英）１９４８

ベル研究 所（米）２極真空管、鉱石検波器の発 明
トランジスタの発明

４．まとめ「ファミリー電 波 教 室 」の 名 のとおり、小 学 生 の 参加
者本人だけでなく、概 ねその保 護 者 と参 加 していただ
き、親 子 が同 席 する状 態 で実 施 できたことはたいへん

写真３３．ファミリー電波教室の様子