質問: 磁石が持つ磁界の強さの定量的な測定方法(機械を用いない方法) 途上国で理科を教えている友人から、 以下のメールが来ました。 私は物理を学んだことはあったのですが、 答えられずに困っています。 どうか、みなさんのお力をお貸し下さい。 以下、友人からのメールです。 「磁石の周りの磁界の強さを定量的に測りたいのですが、 機械を使わず測定できる方法は知りませんか? 日本では磁界の強さを測るセンサが売っていると聞いたのですが、 途上国ではそのような機械はなくて。 もしよろしければ、手作りで作れる実験器具などを用いて、 数値として計測できる方法を ご存じでしたら教えて下さい。」
回答: 磁界の強さを測るセンサというのはガウスメーターみたいなものですよね。測定子は数百円で売っているものですしガウスメーター自体を自作してしまうことも可能なわけで...「手作りで作れる実験器具」というのにどこまで含んでいいのかが分からないのですし、どれくらいの年齢が対象の理科なのかにもよりますので、素人考えでの測定方法を。 ・クリップや砂鉄をどのくらいの量持ち上げることができるかで測定 そんなの小学生レベルじゃん!とか言いたくなるかもしれませんね。しかし砂鉄の量をきちんと計量すれば数値化はできますし、そうすれば相対的な強さは求めることができるかと思います。 また紙の下に磁石、紙の上に砂鉄を置いて、紙をトントンたたき磁力線を目で見える状態にしてその大きさを記録するような使い方ができるかもしれません。 ほかにもパイプの中に鉄球を入れてパイプの外に置いた磁石でそれを固定します。そしてパイプを傾けて何度のところで鉄球が転がってしまうかとかでもいいかもしれません。 これらの場合は相当な測定誤差が出ると思いますが ・電磁石を使う方法 磁石と電気を通している電磁石をくっつけます。そして電磁石が下になるように磁石を持ち上げてから少しずつ電磁石にかける電圧を下げます。そして電磁石が落ちたときの電圧を測定。 この方法の難点は電磁石に電気を通さなくても磁石にくっついてしまい、そのままで落ちないことがある点。 磁石を吊るし型のばねばかりに固定して、その下に置いた電磁石でひっぱって、"○○gの力にするには何ボルト必要"のように測るのもいいかもしれません。 ・電磁誘導を使う方法 #2さんの方法です。電流が流れるのは一瞬ですのでメーターはアナログ式の方がいいです。また磁石を動かす速さによって電圧が変わりますので一定の高さから落とすようにするといいと思います。