磁石の力 電磁誘導によるリニアモーターのしくみが理解できる教材


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磁石の力 電磁誘導によるリニアモーターのしくみが理解できる教材

未来の子供たちのもうひとつの新幹線

リニアのしくみを知ろう

 

  

平成27年4月21日 超電導リニア車両の有人走行試験で、世界最高速となる時速603キロメートルを記録しました。

rinia-4.jpgこのスピードは新幹線の約2倍になります。

新幹線でも 早いのに! 東京〜大阪間を新幹線で約130分なのでリニアだと約1時間で走ることになります。

 

 

でも、、、

いったいなぜ こんなスピードが出るのでしょう???

 

 

 

 

リニアについて

「超電導磁気浮上式リニアモーターカー」は、線路を走るのではなく「ガイドウェイ」を磁石(超電導)の力で浮いて走ります。

そのため、現在の新幹線の約2倍の時速500Km、騒音や振動も少なく走ります。

 rinia-3.jpg

ガイドウエイって?

リニアモーターカーは線路ではなく「ガイドウェイ」を走ります。

ガイドウェイ」には(1)前に進む(推進コイル)、(2)浮く(3)導く(浮上・案内コイル)の3つの働きをするコイルがあり、電気を流すことでこれらのコイルは磁石になります

「ガイドウェイ」のコイルの磁力がリニアモーターカーの「超電導磁石」と引き合ったりすることで、リニアモーターカーが浮いたり進んだりするのです。

 rinia-1.jpg

 

■なぜ浮くの?

「超電導磁石」が組み込まれたリニアモーターカーが、「ガイドウェイ」を高速で通り過ぎるとき、「ガイドウェイ」のコイル(浮上・案内コイル)に電気が流れ、コイルが磁石になります。

このとき、リニアモーターカーの「超電導磁石」と「ガイドウェイ」の磁石の間に生まれる「下から押し上げる力」と「上に引っぱる力」によりリニアモーターカーが浮き上がるのです。

 

■壁にぶつからないの?

「ガイドウェイ」の左右にあるコイル(浮上・案内コイル)は電線によって結ばれています。リニアモーターカーがどちらか一方にずれると、 遠ざかった方には「引き寄せる力」が近づいたほうには「押し戻す力」が働き、リニアモーターカーは常にガイドウェイの真ん中にもどることができ、壁にぶつかることはないのです

 

■どうやってすすむの?

「超電導磁石」が組み込まれたリニアモーターカーが、「ガイドウェイ」を走るとき、リニアモーターカーと「ガイドウェイ」の磁石(推進コイル)の間に、N極とS極の引き合う力やN極どうし・S極どうしの反発する力が生まれます。この力でリニアモーターカーは前に進みます。

 rinia-2.jpg

 

 

特別な金属を一定の温度まで下げたときに、電気がとても流れやすい状態になることを「超電導」状態といいます。
「超電導」状態の金属で作ったコイル(超電導コイル)に電気を流すと、
その電気はコイルの中を永久に流れ続け、強力な磁力を持つ、「超電導磁石」となります。

リニアモーターカーは車体にこの超電導磁石が組み込まれており、その強力な磁石の力によって、車体を浮かせたり、進んだりすることができるのです。

 

 

さっそく実験してみよう

 

 ブログにいろいろと説明を書いてみましたが、やっぱり 百聞は一見にしかず!

右脳を使って覚える

イメージと体験で ばっちり覚えましょう

原理は簡単!

これぞ 実験のチカラです。

 

これから行う簡単な理科実験キットで そのしくみをより理解することができます。

 

電磁誘導によるリニアモーター。


レールに電流を流すと電磁力の働きにより、アルミパイプが転ることを観察できます。

 8610c[1].jpg

 

 

組み立てて電気を通してみましょう

8610d[1].jpg

 

このパイプ どう動くかな?

 

 8610b[1].jpg

ね、すぐに理解できたでしょ!

 

 

 

 

手作りリニアモーターキット

 

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