簡易的な発電機を自作する方法

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この記事には：

フレームを作る

回路を作る

磁石を取りつける

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参照

発電機は、交流磁場を利用して有線回路を通して電流を発生させる装置です。本格的な発電機を作るのは複雑で費用もかかりますが、簡易的なものであれば簡単に作ることができます。発電機を自作する手順は、銅線と磁石を保持するための簡単なフレームを作る、銅線をフレームに巻きつける、銅線を電子機器に接続する、そして磁石を接着剤で回転軸につけるという手順です。この記事で紹介する方法で作る発電機は、電磁特性の教育や科学プロジェクトの展示にも活用することができます。

ステップ

パート 1

パート 1 の 3:

フレームを作る

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   段ボールを切る　段ボールは、フレームとして簡易発電機を支える役割を果たします。定規を使って、切り出す段ボールのサイズ（縦8cm×横30.4cm）を測ります。このサイズに切り出した段ボールを折り曲げて、フレームの形にします。
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   段ボールに縦線で印をつける　定規を使って、段ボールの横方向に向かって長さを測りながら、縦線で印をつけます。まずは、端から8cmのところに縦線を引きます。同様に、11.5cmのところに2番目の縦線、19.5cmのところに3番目の縦線、22.7cmのところに最後の縦線を引きます。

   • こうして線を引くと、段ボールが8cm、3.5cm、8cm、3.2cm、7.7cmの領域に分けられます。領域を切断しないようにしましょう。
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   段ボールを折り曲げる　前のステップで引いた各線に沿って段ボ―ルを折り曲げると、平らな段ボールから長方形のフレームが出来上がります。このフレームは、発電モーターの部品を保持する役割を果たします。
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   金属の軸棒をフレームに挿入する　段ボールで作ったフレームの中央に釘を突き刺します。釘がフレームを形成している3層のダンボール全てを貫通するようにしましょう。こうして貫通した穴に、金属の軸棒を挿入することができます。あるいは、釘を軸棒として使用することもできます。

   • 貫通した穴を通り、フレームの反対側まで届くものであれば、どのような金属棒を使用しても構いません。穴をあけるために使用した釘も軸棒としてしっかりと機能します。
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パート 2

パート 2 の 3:

回路を作る

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   フレームに銅線を巻きつける　エナメル被覆された長さ約60mの銅線（#30マグネットワイヤ）を段ボールのフレームになるべくきつく巻きつけます。この際に、マルチメーター、電球、その他の電子機器と接続するために、銅線の両端を40～45cm程度巻きつけずに残しておきましょう。フレームへの巻き数が多いほど、発電量が増加します。
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   銅線の両端の被覆を剥がす　ナイフやワイヤストリッパーを使って、銅線の両端の被覆を剥がします。被覆は端から2.5cm程度剥がすようにしましょう。被覆を剥がすことで、電子機器に配線できるようになります。
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   銅線を電子機器につなぐ　被覆を剥がした銅線の両端を赤色LED、豆電球、あるいは1.5Vの麦球などに接続しましょう。または、銅線の両端にAC電圧計やマルチメーターのテストリードを接続してもよいでしょう。この発電機では、かなり低い電圧しか発生させることができず、通常の大きさの電球などには十分な給電ができないことに留意しましょう。
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パート 3

パート 3 の 3:

磁石を取りつける

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   磁石を接着剤で軸棒につける　軸棒をフレームに挿入したら、磁石を軸棒に接着します。高強度のホットメルト接着剤またはエポシキ接着剤で4つのセラミック磁石を軸棒につけます。接着する際には、磁石が軸棒にしっかりと固定されて動かないようにしなければなりません。接着剤が乾くまで数分間待ちましょう（使用する接着剤のパッケージや容器に正確な乾燥時間が記載されています）。

   • セラミック磁石の最適なサイズは1×2×5cmです（オンラインで手頃な価格で購入できるかもしれません）。4つの磁石のうち、2つはN極がコイル側を向くように、別の2つはS極がコイル側を向くように接着しましょう。
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   軸棒を指で回してみる　これによって、磁石の先端がフレームの内側と干渉しないかを確認できます。磁石はフレームの内側と接触してはいけませんが、なるべく近いところで回転しなければなりません。繰り返しになりますが、磁石の先端をなるべく巻きつけた銅線に近づけることで、磁石が作り出す磁場の作用が増大します。
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   軸棒をなるべく早く回転させる　軸棒の先端にひもを巻きつけてから素早く引っ張り、磁石を回転させるとよいかもしれません。軸棒を指で回転させることも可能です。軸棒が回転すると、わずかな電圧（1.5Vの豆電球を点灯させるのに十分な程度）が発生します。

   • 軸棒の先端に風車を取りつけて、それに扇風機で風をあてて回転させることで、発電量を増やすことができるかもしれません。ただし、この方法では、発電される電力よりも多くの電力が消費されます。したがって、これは、あくまでも発電機の動作を効果的に実演するための方法であることに留意しましょう。　
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必要なもの

• 銅線（#30マグネットワイヤ）
• セラミック磁石（1×2×5 cm）×4個
• 太い釘または金属の軸棒
• 段ボール箱
• マルチメーターまたは電子機器