自由研究382｜電磁石の力を使った実験「電磁石のパワーを体験しよう！家でできる電磁気実験」

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電磁石の力を使った実験をしてみよう！

電磁石は、電流を流したコイルに鉄心を入れるだけで強力な磁石になる不思議な装置です。本記事では、身近な材料で作れる電磁石実験を通じて、磁石と電気の関係を体感します。

どうして空気圧を使った動力装置を作ってみるの？

日常に潜む電磁気　モーターやスピーカー、扉のオートロックなど、電磁石は私たちの生活のあらゆる場面で活躍しています。
理科の基礎理解　電磁石の原理を学ぶことで、電流・磁界・力の関係が見えてきます。
ものづくり・発想力アップ　自分で実験・改良を重ねることで、仮説検証の楽しさやアイデアを形にする力が身につきます。

自由研究のゴール

この研究を通じて、以下のような力を身につけることが目標です

初級　基本の電磁石づくり　単純なコイルと乾電池で鉄釘を磁石化。
中級　磁力を強くする工夫　コイルの巻き数やコイル径、電池の数を変えて磁力の強さを比較。
上級　電磁ベルや簡単モーターの自作　電磁ベルを鳴らす回路や、回転する簡易モーターを組み立て、動作原理を説明できるレベルへ。

空気圧を使った動力装置を作った例

鉄釘電磁石
細いエナメル線を鉄釘に巻きつけ、乾電池に接続。クリップや小さな釘を引きつけるか観察。
電磁ベル
鉄片を打ち付けるシンプルなベル機構をつくり、スイッチを入れると“チン！”と鳴る仕組みを体験。
ソレノイド式ドアロック模型
コイルの中で動く鉄片を使い、小さなドアの開閉を遠隔操作する実験。
簡易DCモーター
電磁石と永久磁石を組み合わせて、モーターの基本構造を理解し、回転を観察。

研究を進めるうえで、以下のポイントに注目しよう！

巻き数の違い　コイルを何回巻くかで磁界の強さが変化する理由を考える。
電流の量　乾電池1本と2本を比較し、流れる電流の強さと磁力の関係を確かめる。
コイルの太さ・長さ　ワイヤーの太さやコイルの直径、コア（鉄心）の材質による違いを観察。
発熱と安全性　長時間通電すると発熱する点に注意し、なぜ熱くなるのかを調べる。

自由研究の進め方

テーマ設定　「どの条件で一番強い電磁石ができる？」など、問いを決める。
材料準備　鉄釘、エナメル線、乾電池、クリップ、スイッチ、絶縁テープ、簡易ベル部品など。
仮説立て　「巻き数が多いほど磁力が強くなるはず」など見本の仮説を書く。
実験計画　巻き数や電池数のパターンを表にし、手順を整理する。
データ収集　磁力の強さを「持ち上げるクリップの数」などで定量化し、記録。
結果の分析　どの条件が最も強かったかをグラフや表でまとめる。
考察・まとめ　仮説との照合と、なぜそうなったかの理由を考える。

自由研究から発見したアイデア

バイメタルを使ったサーモスタット風スイッチ
電磁石の熱による変形を利用して、自動でON／OFFを切り替える小さな装置を考案。
振動式アラーム
電磁石の振動を応用し、クリップを揺らして音を鳴らす目覚まし装置を設計。
リサイクル材料の活用
古い電気部品や100円ショップのマグネットを再利用し、エコな電磁石実験キットを作るアイデア。

この自由研究に関連する仕事

電気・電子エンジニア　モーターや発電機の設計、電磁石応用製品の開発。
研究開発（R&D）エンジニア　新素材や省エネ電磁石技術の研究。
ものづくり職人（コイル製造技術者）　精密コイルや変圧器の製造現場。
STEM教育講師　子ども向けに実験教室を運営し、科学の楽しさを伝える仕事。

自由研究のまとめ

電磁石の実験は、電気と磁気のつながりを目で見て触って学べる最高の教材です。巻き数や電流量、コア材質を変えることで、磁力の強さが大きく変化する様子に驚くでしょう。仮説を立て、実験し、結果を考察するプロセスを通じて、科学的思考力も身につきます。ぜひ、家にある身近な材料でチャレンジし、オリジナルアイデアを加えて、電磁気の魅力を自由研究のテーマに昇華させてください！