★観察実験には専門知識と経験が必要です。本サイトの閲覧は理科教育関係者に限らせていただきます。★
  電磁気学習新教具  「S-cable」  研究室  
パスカル電線(S-cable)の部屋 パスカル電線(S-cable)の部屋 パスカル電線(S-cable)の部屋 パスカル電線(S-cable)の部屋
「エルステッド」の大発見から始まるすべての電磁気現象を手元体験できる唯一の実験教具
「S-cable」 =  製作 [簡単+安価]  +  学習 [簡単+時短]  
「パスカル電線」は,「S-cable」の旧称 ⇒詳細説明

項目 研究テーマ
概要+開発物語     ⇒「S-cable」概要    ⇒「S-cable」研究室
パスカル電線(S-cable)実験     ⇒実験室1(電流とジュール熱,磁場)    ⇒実験室2(コイル,電磁石)
  ⇒実験室3(電気ブランコ,電磁誘導)    ⇒実験室4(音声電磁誘導)
製作「簡易版(Ver.2)」   ⇒1.木工工作    ⇒2.アクリル工作
  ⇒3.接続ボックス組立    ⇒4.配線とVer.2〜4
製作「電線着脱版(Ver.3)」   ⇒電線着脱「S-cable」Ver.3製作例
音声電流を用いた電磁誘導実験   ⇒スピーカーの活用と選択   ⇒小型パワーアンプの活用
  ⇒アンプ付スピーカーの活用   ⇒電磁誘導のリレー
関連実験   ⇒磁石で方位磁針    ⇒浮遊方位磁針
展示品と海外セミナー   ⇒展示品「電気でマジック」    ⇒タイ国「S-cable」特別セミナー  
文献   ⇒文献や実験演示や受賞などの紹介  

⇒お試し案内⇒   ⇒贈呈案内 「S-cable」 見本
    詳細マニュアル(約60P):「S-cable」活用術  添付
    (webは丁寧な記述が難しく,詳細は添付マニュアルをご覧ください。)

すべてはエルステッドの実験にある!   《電磁気一本勝負》 「S-cable」
電磁気の原点「エルステッドの実験」
(電化元年=1820年)
  生活に欠かせない電気は,発電所から送電されます。その要となる発電機は「電・磁・力」の相互作用を利用しており,1820年,エルステッド教授(デンマーク)が,電線近くに置いた方位磁針の動きに気付いたことに始まります(図1)。

  翌年,ファラデーの発明したモーターは方位磁針の動きを回転運動に発展させたもので,電流によって「力」を生じたことと価値ある可能性を示しました。また,この成果は,電磁誘導,更には発電機の発明へと繋がります。
エルステッドの実験風景
図1  エルステッドの実験風景(想像図)

  つまり「エルステッドの実験」は電磁気の原点であるとともに多くの電磁気現象,および電化時代の出現に繋がるもので電磁気学習の要といえます。しかし,理科学習でエルステッドの実験が登場することはあまりないようです。
  当時主流であった大電流は身近になく,理振備品の5A電源装置では必要となる強い磁場が得られないからです。いくつかの工夫がなされていますが(後述),いずれも課題があって簡単な実践に留まっています。


製作[簡単+安価] :電磁気万能電線
  新開発「S-cable」は実質的な大電流(約40A)を安定して流せる長い電線で(図2),当時同様の手元での実験を可能としました(図3)。結果,方位磁針の動きで立体的な磁場に気づくとともに,鉄粉のきれいな渦模様も観察できます。また,ローレンツ力〜元祖モーター,電磁誘導実験なども可能で関連現象だと気づかされます。更に,軟鉄心に数周巻きで成立する電磁石はスタージャンの最初の実験とほぼ同じ,電磁石になる理由も理解できます。こうして,実験ごとに違った教具を準備し,多くの時間を費やす手間でわかり難い従来の指導を一変させました。
  「S-cable」は少し熱を持ち,柔らかくて扱いやすくなります。これは,ジュール熱による大電流の実感にもなります。

  「S-cable」は実質「電線一本」だけのシンプル構造,3本も あればクラスでの同時実験も可能になります。安価で簡単,短時間に自作できるのでコストパフォーマンスは極めて高く,製作の手間や費用を遙かに上回るメリットを実感できます。


学習[簡単+時短] :新形態実験学習
  「S-cable」を用いた≪電磁気一本勝負≫の電磁気実験は従来と比べてわかり易くて短時間で済み,十分な学習時間を確保できます。結果「自らの手の中で(見えない)磁場を操りながら考え,グループ討論で理解する」という主体的に考える授業を可能とし,その効果に驚かれるはずです。また,先生の意図的な操作(電源スイッチや±極性逆転スイッチ,電圧の可変など)で学習展開を自由に工夫・制御可能。これは「個別実験であり,グループ実験であり,演示実験でもある!」という新形態の実験学習となります。

[Simple is Best!] :一本の簡単な電線は Super cable「S-cable」へ発展
  従来の電磁気実験の改善・改良・付加ではない「電磁気学習のゲームチェンジャー」だと考えています。
scableV2n
図2  「S-cable」Ver.2n-6m
エルステッドの実験
図3  「S-cable」によるエルステッドの実験
名称の変遷
「大電流電線」
  当初の名称。「エルステッドの実験」の再現を目的とした単機能教具から始まったので,「大電流」を意識できるものとしました。
「パスカル電線」
  想定を超える多彩な活用が明らかとなり,当初の名称が適さなくなります。そこで,普及でお世話になった「京都パスカル」名をとって改名しました。
「S-cable」
  2007年に招聘されたタイ国IPSTセミナーに際し,海外でも通じ易いようにと大隅紀和先生(京都教育大学名誉教授)に提案していただきました(Super cableの略)。心より感謝しています。  


《SUGIHARA  KAZUO》