銅板パターンを用いた渦電流の理解

様々なパターンの刻まれた銅板ヤジロベーに、磁石を近づけて上下に揺らす。

 

【キーワード】

---

電磁誘導、渦電流*

 

【目的】

---

電磁誘導で生じる渦電流の効果を理解させる。

 

【用意するもの】

---

材料	個数	備考
銅板ヤジロベー	1つ	図１〜図４参照。銅版の片方の腕には、各種のパターンが刻まれている。
ヤジロベーの支柱	1つ	図１参照。
ネオジム磁石	4つ	円盤型のもの。

 

【実験時間】

---

15分

 

【実験手順】

---

1. 図２のパターンの銅板ヤジロベーを支柱の上に載せる。パターンが刻まれていない方の銅板に磁石を近づけて、上下に振動させる。（結果）：磁石に合わせて、銅板は揺れる。
2. 丸いパターンが刻まれている方の銅板に磁石を近づけて、上下に振動させる。（結果）：銅板はあまり揺れない。
3. 図３のパターンの銅板ヤジロベーを支柱の上に載せ、パターンが刻まれている方の銅板に磁石を近づけて、上下に振動させる。（結果）：銅板はあまり揺れない。
4. 図４のパターンの銅板ヤジロベーを支柱の上に載せ、パターンが刻まれている方の銅板に磁石を近づけて、上下に振動させる。（結果）：銅板はパターンが刻まれていない平板と同じように揺れる。

図１．銅板のヤジロベーとヤジロベーの支柱。

図２．丸いパターンを刻んだ銅板。円は途中で切れているため、電流は丸く一周できない。

図３．縦に切られた銅板。電流は丸く一周できない。

図４．ハンダづけした丸いパターンの銅板。途中の切れ目をハンダでつなげてあるため、電流は丸く一周できる。

 

【教員による説明】

---

電磁誘導による渦電流が流れやすいほど、エネルギーの損失が大きく、ブレーキ効果が大きいことを理解させる。図２と図３のパターンでは、渦電流が一周できないため、電流が小さいので揺れは小さい。しかし、図２とよく似た図４では、平板と同様に渦電流が一周できるため、平板と同様の大きな摩擦力が生じ、大きく揺れる。

 

【注意点・備考】

---

• ヤジロベーと支柱は物理実験準備室で借りることができる。
•  わざわざ「丸いパターン」を切ったのは、平板にも丸く渦電流が流れていることを強調するためである。コイルを使った電磁誘導の実験では、電流が丸く流れることは自明であるが、平板ではイメージしにくい。

 

【動画】

---

 

 

【記事作成者】

---

三浦 裕一（名古屋大学理学研究科）