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2015年度親子理科実験教室(夏休み集中コース第2弾)を開催しました

8月22日(土)と23日(日)の2日間にわたって、親子理科実験教室(夏休み集中コース第2弾)が開催されました。

この実験教室は、京都大学を中心とする学生有志が講師となって実施する、もはや夏の恒例といっても過言でない目玉企画です。
今回のテーマは「時をかける科学者 ~ 2015年電磁気の旅 ~」、学生講師が扮した博士と助手の軽快なやり取りと、電磁気についての偉大な発見をした科学者達にタイムトラベルで会いに行くという構成で進みます。

1日目は電磁気のうち“電気と技術”について学びます。

電気とは電子の移動を意味することなど、博士から電気について一通り教えてもらった後は、電気を使ったものの仕組みを知るために、ストップウォッチと懐中電灯を分解し、それぞれの部品の役割を考えます。電気を発生させる部品はどれか、電流がどこからどこに流れているのか、光る部品はどれか、どの部品から音が出ているのかなどを調べました。
その中の部品でも電池について、もっと詳しく知るために。タイムマシーンを使って、電池の発明者ボルタ先生に会いに行きます。登場したボルタ先生からは、ホルタの電池をみんなも作ってみるよう提案があり、子どもたちはアルミ板と銅板と塩水を使って、それぞれボルタ電池作りに取り組みました。ボルタ電池ができたら、これを使って、ICメロディーや電球を光らせます。ボルタ電池は電流が弱いので、豆電球は光りませんが、LEDなら光らせることができました。
更に深くLEDについて学ぶために、LEDの発明者ニック先生の時代にタイムトラベルし、ニック先生からLEDがとても効率のよい省エネの光源であることを教えてもらいました。

次は、圧電素子を使った実験です。まずは圧電素子に電気を流すと振動することを確かめ、これを「逆圧電効果」ということも学びました。「逆」ということは、反対に振動させると電気が起こるのかではないかということで、圧電素子とLEDをつないだ実験装置を作り、圧電素子を押すとLEDが光ることも確認できました。その後、圧電効果を発見したキュリー博士の時代にタイムスリップして、キュリー博士から圧電効果の原理について教えてもらいました。 

最後は、この圧電素子が未来でどのように使われる可能性があるか、タイムトラベルで未来に行って教えてもらい、1日目を終了しました。

2日目のテーマは、「考えてみよう!~磁気と地球~」で、電磁気のうち磁気に注目します。

磁石に極があること、また磁石に引っ付く金属にどんなものがあるのかなど、その特徴やその性質ついて一通り学んだあと、磁石が方位磁針として使い始められたことを学んだところで、1日目と同様、タイムトラベルをして電流を流すと磁石が動くことを発見したエルステッド先生に会いに行きます。
エルステッド先生から、電気と磁気に関係があることを方位磁針を使ってみんなで調べるよう提案があったので、強力な電流を流すことができるSケーブルと方位磁針を使って、方位磁針がどんなふうに針が動くのか調べました。そして、方位磁針の針が動くのは、磁場ができていることが原因で、電流の向きと針の向きには法則性があること、これが磁場によってできていることを学びました。
次は、強い磁場の中ではどんなことが起こるかを確かめるために、ぐるぐる巻きにしたSケーブルをぐるぐる巻きにしてその中に鉄芯を入れると、なんと鉄芯が磁石になります。強い磁場の中に鉄を入れると、磁石になること、そしてこれを電磁石ということ、さらに磁石には永久磁石とこの電磁石という2種類があることを学びました。

そのあとは、ファラデー先生にも会いに行き、電流の向きを変えて、方位磁石をぐるぐる回すことができることを発見したこと、そしてそれがモーターの原型になっていることを聞き、実際にSケーブルと方位磁針を使って実験しました。続いて、ファラデー先生の発見はそれだけでなく、電流を流すと磁場ができるなら、磁石を動かすと電流が流れることも発見したことも聞いて、これも実際に実験で確かめました。

次は、地磁気の不思議、どうして方位磁針のN極が常に北を指すのかについて考えます。
まずは、地磁気を再現できる地球儀を作って、地球のどんな場所でもN極が北を指すのかを確認しました。そのあとは、ヒントカードをもとに、子どもたちだけでなく保護者同士も、なぜ方位磁針のN極が北を指すのかを話し合い、最後に出た意見を発表しました。子ども達からいろいろな意見が出たばかりでなく、保護者からもユニークな意見が出ましたが、何が理由なのかははっきりしません。
そこで、昔の科学者は、この難問をどのように考えてきたのかを知るため、最後のタイムトラベルをします。ギルバート先生は地球が大きな永久磁石になっていることが理由ではと考えたそうですが、実はその後、この考えはキュリー先生によって否定されていて、現在では地球が大きな電磁石でないかという考えて有力であること、ただ、実はその理由はまだ完全には解明されていないことを学びました。

最後は、参加してくれた子どもたちに講師陣から修了証が渡されて、無事2日間にわたる実験教室を終了しました。

<理事長の挨拶> <講師の学生達>
 
<教室の様子>
親子理科実験教室

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