２０１２年７月１４日（土）愛知工業高校での例会の記録の第２ページです

クントの実験は大出力のスピーカーと大きな筒を使うのが普通です。 　でも、空気塊の固有振動はどんな容器でも起こるのですから、それを見られれば立派なクントの実験です。 　ハンドマイクのスピーカーと角瓶をつかってやってみました。
ハンドマイクのスピーカー部分を取り出しました。	ゴムのチューブで角瓶とつなぎます。
角瓶内に、発泡スチロール球を少量いれ、スピーカーを低周波発振器につなぎます。 　　振動数をあげていくと、突然、中央部の発泡スチロール球が立ち上がります。 　　1ｋHzの音の波長は約34ｃｍなので、中央部は定常波の腹の状態と考えられます。
振動数を約2倍にすると、発泡スチロール球が立ち上がる場所が2箇所になります。 　小さな瓶内でも、振動の様子が確かめられます。
底に穴を開けた瓶を使うと、端が外気と通じているので、この部分が腹になると考えられます。 　共鳴させると、中の発泡スチロール球が立ち上がりながら、少しずつ外に出てきます。

瓶を立てて、同様にやってみると、共鳴すると発泡スチロール球が膜状に浮き上がります。 　横の状態のときでも、なぜ発泡スチロール球が立ち上がるのか説明できません。 　この場合も、なぜ空気の振動が、正味の上向きの力を発泡スチロール球に及ぼすことができるのか不思議です。

発泡スチロールではなく、チョークの粉ではどうでしょう。 　早速実験です。 　粉は節の部分に集まり始め、腹の部分では縞状に粉が立ち上がります。これもなぜ縞ができるのか不思議です。
	中央部で、粉が立ち上がります。
水ではどうでしょう。 　水量を加減してやってみると、共鳴すると、中央部で水がはねます。 　圧力で吸い上げられたというより、中央部で水波が衝突して水がはねたというようにみえます。このとき1Hz程度のうなりも聞こえます。 　小さな瓶内での空気の振動にも、たくさんの不思議がありますね。
	写真では見にくいですが、中央部で水が上に噴出しています。

ロジェの跳躍コイルを作りました。 　参考にしたのは、理科アイデアカード(広島県高等学校教育研究会理科部会物化部発行)Web版です。　　　　　　　　　　　　　　　　　 　コイルに電流を流すと、 　 �@平行な導線間に働く引力によって、ばねが縮む。 　　　　↓　　 　�A下端が離れて電流が流れなくなる。 　　　　↓ 　�B重力によって再びばねが伸びる。 　　　　↓　 　�C下端が接触して電流が流れる。　　→(繰り返し) 　 　○鉄芯を入れると磁束密度が増し、引力が大きくなる。→より激しくはねる。 　 　こうしてバネは振動し続けます。（水銀は危険なので銅板を使います）
5V、3A程度で振動が持続します。 　銅板との接点では、青白い火花が飛びます。

理論的には、鉄心がなくても、コイルの平行導線間に力が働くので振動が起こるはずです。 　やってみると、電流が少ないため力が小さいせいか、うまく振動しません。 　バッテリーなどで大電流を流せばいいのでしょうが、今度は導線と銅板が溶接状態になりくっついてしまいます。
鉄心があるとなぜうまくいくのでしょうか。 　鉄心の位置を右のように上部に移動すると、このときもうまく振動しません。
コイルに電流が流れることにより、鉄心が磁化されて、鉄の磁界が電流に力を及ぼし（鉄心の上部付近と下部付近は磁界が逆向きなので、上下で力は逆向きになります）、導線には、電流間の力より大きな力が働くので、これが駆動力になり振動すると説明できます。 　鉄心の位置が上部にあると、逆向きの力を受けないので、力が小さく振動しないと考えられます。 　そうだとすると、これは平行電流間の力ではなく、電磁力で駆動される振動をしていることになります。
平行電流間の力だけで振動させるには、焼きつかない接点の工夫が必要なようです。

コイルの内部に2枚の鉄板が、振り子のように振動できる状態でつるされています。 　コイルに電流を流すと、鉄板はどうなるでしょうか。 　直流を流しても、交流を流しても、鉄板は開きます。 　電流による磁界で鉄板が磁化されるためですね。
直流でも、交流でも同じ結果になります。	同じ方向に磁化されて、2枚の鉄板は反発しあいます。

家庭内電話や髭剃りの充電などで、ワイヤレスで充電できる仕組みが使われています。 　これは、電磁誘導を利用した方式ですが、従来は効率が悪く、送った電気の大部分が熱に変わっていましたが、現在では、送受のコイルの周波数をマッチングさせることなどで、伝送効率が70％を超えているようです。 　（ワイヤレス充電方式には、他にも、電波式、共鳴方式などがあるようです）
送受部分を分解してみると、コイルが見えます。これで電磁誘導を介して電力を送る仕組みなのですね。 　送信部分にコイルを置き、オシロで波形を見てみると、121ｋHzの振動磁界を観測できます。 　受信側は、これを受信コイルで受け、信号を整流して直流電圧を得ているのでしょう。
電話器を送信部に近づけると、充電中のマークが出ます。
最近のワイヤレス充電は、金属を探知して電気を送らない場合を判断するような「送電中異物検知機能」を搭載しているものがあるそうです。この装置で試してみました。 　10円玉を送信部においてみました。しばらくすると、10円玉はやや暖かく・・・・ 　どうも、この装置の時代にはまだ、送電中異物検知機能は搭載していないようです。

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