JPH08137386A - 電磁推進船の原理模型船 - Google Patents

電磁推進船の原理模型船

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JPH08137386A
JPH08137386A JP32977094A JP32977094A JPH08137386A JP H08137386 A JPH08137386 A JP H08137386A JP 32977094 A JP32977094 A JP 32977094A JP 32977094 A JP32977094 A JP 32977094A JP H08137386 A JPH08137386 A JP H08137386A
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ship
boat
platinum wire
neodymium magnet
transparent plastic
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JP32977094A
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Yoshihiro Suee
良弘 末栄
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本考案は、学校などにおける理科教育の実験セ
ットとして手軽に身近にあるもので簡単に作れる電磁推
進船の原理模型船を提供することを目的としている。 【構成】透明プラスチック船(1)の後方にネオジム磁
石(2)を設け、その真下の船底に白金線電極(3)を
設けて電源装置を取り付けた電磁推進船の模型装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、学校などにおける理
科教育の実験セットとしてのネオジム磁石と白金線電極
を使った電磁推進船の原理模型船に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、物理学の電磁気学の分野でローレ
ンツ力を応用した実験としては水銀の液体がパイプの中
を流れるものなどがあったが、今まで食塩水などの電解
質溶液に浮かべた電磁推進船を取り上げているものはま
ったくなかった。それは、非常に強い磁界と大きい電流
が必要であるという理由で最先端技術研究課題とされて
きた。だから、誰も物理教育に実験教材として取り上げ
なかったのである。現在、電磁推進船に関しては、超伝
導マグネットを設け、液体ヘリウムを使用した実用船が
研究されている段階である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】液体ヘリウムを必要と
する超伝導マグネットを使用した電磁推進船は費用がか
かり、現在研究段階でとても学校の物理教材として普及
を計る訳にはいかないといった問題点があった。物理教
育で電磁気力が3次元の電磁界空間の場に作用している
ことを理解させるため、私は電磁推進船の原理が非常に
役立つと考え、その製作を試みた。本考案は、学校など
における理科教育の実験セットとして手軽に身近にある
もので簡単に作れる電磁推進船の原理模型船を提供する
ことを目的としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】透明プラスチック船
(1)を作り、船底に白金線電極(3)として平行に2
本並べて電圧をかけて食塩水中に電流を流し、それに垂
直にネオジム磁石(2)で磁界をかけた簡単な電磁推進
船の原理船である。また、透明プラスチック船(1)を
作り、船底に2本の平行な白金線電極(3)をU字溝型
プラスチック(4)で覆ってその下にさらにネオジム磁
石(2)を設けた電磁推進船の原理模型の装置。本考案
は、以上のような構成よりなる電磁推進船の模型であ
る。
【0005】
【作用】電解質溶液中に、ネオジム磁石(2)で磁界を
鉛直方向にかけて水平方向に位置した白金線電極(3)
間に電圧にかけて電流を流してやると、電解質溶液中に
ローレンツ力が働く。そして、その反作用力で船が推進
できる。
【0006】
【実施例】以下、本案の実施例について説明する。 (イ)電磁推進船の製作 <準備するもの> ・透明プラスチック板 1 ・カッター 1 ・接着剤(ゼリー状アロンアルファなど) ・物差し(50[cm]用) 1本 ・白金線(直径1[mm] 長さ10[cm]) 2本 ・ハンダこて 1 ・ネオジム磁石(直径21[mm]厚さ4.6[mm]) 4個 ・直流電源装置(ポラロイド用電池でもよい) 1 ・ワニグチグリップ付リード線 2本 <製作の方法> 図2のようなスケールで透明プラスチックをカッター
で切り、接着剤で透明プラスチックを貼り合わせて船を
組み立てる。 図2の位置に白金線(直径1[mm] 長さ10[c
m])2本を船の底にハンダこてで穴を開けて通して曲
げて接着剤で固定し、右側面図のように2[mm]くら
い船底から離れさせて、図2のように2[cm]程度の
間隔を保ち平行にする。この白金線はその一方の端が船
の甲板の上に電極接続用として1[cm]程度出し、他
の端は船底の後で固定する。 ネオジム磁石と白金電極が接触しないようにその電極
の後方の位置に間仕切をいれる。 船の後方の図1の位置にネオジム磁石を4つ重ねて置
く。 電源と接続するためのリード線を白金線電極と接続し
て電源を入れる。 (ロ)船を浮かべる液体の作り方 <準備するもの> ・ビーカー(500ml) 1個 ・水 2500ml ・丸い円系の水槽容器 (直径36[cm] ) 1個 ・塩化ナトリウム(食塩) 450g ・銅版 2枚 ・直流電源装置 1 ・ワニグチグリップ付リード線 2本 <その溶液の作り方> ビーカーに水500mlを入れ、その中に食塩90g
を混ぜて攪拌して濃度の高い食塩水をつくる。 枚の少し酸化した銅板を電極としてその食塩水を電気
分解して正電極から緑色の塩化銅を水溶液中に析出さ
せ、その食塩水の水溶液中に浮遊物をつくる。 食塩水の流れの様子がわかる程度まで塩化銅が析出し
たら電気分解をやめる。 できた水溶液を約15分間放置すると、黒い酸化銅
の浮遊物が沈澱した食塩水ができる。その沈澱した黒色
の酸化銅を流体観察に使う。 このようにして浮遊した酸化銅入りの食塩水を250
0ml作り、水槽容器に入れる。 (ハ)学習方法の手順 先ず、ネオジム磁石と白金線電極だけによる透明プラ
スチック船であることを見せる。 磁界の方向を確認してから食塩水に透明プラスチック
船を浮かべて、次に電界の方向を確認してから電極に電
圧25[V]をかける。 食塩中に起こる水流の動きと船が推進するのを見せ
る。
【留意点1;陽極から塩素ガスが発生するので、約10
分置きくらいに実験を中断し換気をすること。】 電極のプラスとマイナスを入れ換えて、電極に電圧2
5[V]をかけて電流2.0[A]を流して生じる食塩
水の流れの向きと船の動きを観察させる。 さらに、ネオジム磁石を上下にひっくり返して磁界の
方向を反対にして、電極に電圧25[V]をかけて同様
に水流の様子と船の動きを観察させる。
【留意点2;ネオジム磁石は強力なので実験中、特に、
金属性のものを近づけないようにする。】 磁界と電界と食塩水に加わる力の方向の結果から、フ
レミングの左手の法則を理解させる。 また、実際の海水では電圧を35[V]かけて電流を
1.5[A]流すとこの船は電磁推進した。以上が本考
案の一実施例である。
【0007】また、本考案の実施例として、電解質溶液
として炭酸水素ナトリウム水溶液の飽和水溶液を使って
図12に示すようにネオジム磁石(2)と白金電極
(3)とU字溝型透明プラスチック(4)の2対セット
を装備した電磁推進装置において各電極間に流れる電流
の大きさを変えると船の電磁推進方向が自由自在にな
る。
【0008】
【発明の効果】本考案は、製作費用が安価でしかも簡単
に作れて大きな電流を使わないで電磁推進の原理が容易
に理解できる。電解質溶液の食塩水中に微粒の酸化銅を
浮遊させ、船の材質が透明プラスチックであるので電解
質溶液に生じる水流の動きの様子を観察し易い。電磁気
力が3次元の電磁界空間の場に作用していることを理解
し易い。電流の方向と磁界の方向を変えたり、その大き
さを変えて前進や静止や後進が容易にできる。また、図
12のようにネオジム磁石(2)と白金電極(3)とU
字溝型透明プラスチック(4)の2対セットを装備した
電磁推進船で実施すると、船の進行方向が自由自在にな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案の請求項1の斜視図である。
【図2】本考案の請求項1の実施例の製作説明を示すも
のある。
【図3】本考案の請求項1の底面図である。
【図4】本考案の請求項1の側面図である。
【図5】本考案の請求項1の平面図である。
【図6】本考案の請求項1のA−A’断面図である。
【図7】本考案の請求項1のB−B’断面図である。
【図8】本考案の請求項2の底面図である。
【図9】本考案の請求項2の側面図である。
【図10】本考案の請求項2のA−A’断面図である。
【図11】本考案の請求項2のB−B’断面図である。
【図12】本考案の請求項3の実施例の説明を示すもの
である。
【符号の説明】
1 透明プラスチック船 2 ネオジム磁石 3 白金線電極 4 U字溝型透明プラスチック
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成7年2月28日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0003
【補正方法】変更
【補正内容】
【0003】
【発明が解決しようとする課題】液体ヘリウムを必要と
する超伝導マグネットを使用した電磁推進船は費用がか
かり、現在研究段階でとても学校の物理教材として普及
図る訳にはいかないといった問題点があった。物理教
育で電磁気力が3次元の電磁界空間の場に作用している
ことを理解させるため、私は電磁推進船の原理が非常に
役立つと考え、その製作を試みた。本考案は、学校など
における理科教育の実験セットとして手軽に身近にある
もので簡単に作れる電磁推進船の原理模型船を提供する
ことを目的としている。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0005
【補正方法】変更
【補正内容】
【0005】
【作用】電解質溶液中に、ネオジム磁石(2)で磁界を
鉛直方向にかけて水平方向に位置した白金線電極(3)
間に電圧かけて電流を流してやると、電解質溶液中に
ローレンツ力が働く。そして、その反作用力で船が推進
できる。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正内容】
【0006】
【実施例】以下、本案の実施例について説明する。 (イ)電磁推進船の製作 <準備するもの> ・透明プラスチック板 1 ・カッター 1 ・接着剤(ゼリー状アロンアルファなど) ・物差し(50[cm]用) 1本 ・白金線(直径1[mm] 長さ10[cm]) 2本 ・ハンダこて 1 ・ネオジム磁石(直径21[mm]厚さ4.6[mm]) 4個 ・直流電源装置 1 ・ワニグチグリップ付リード線 2本 <製作の方法> 図2のようなスケールで透明プラスチックをカッター
で切り、接着剤で透明プラスチックを貼り合わせて船を
組み立てる。 図2の位置に白金線(直径1[mm] 長さ10[c
m])2本を船の底にハンダこてで穴を開けて通して曲
げて接着剤で固定し、右側面図のように2[mm]くら
い船底から離れさせて、図2のように2[cm]程度の
間隔を保ち平行にする。この白金線はその一方の端が船
の甲板の上に電極接続用として1[cm]程度出し、他
の端は船底の後で固定する。 ネオジム磁石と白金電極が接触しないようにその電極
の後方の位置に間仕切をいれる。 船の後方の図1の位置にネオジム磁石を4つ重ねて置
く。 電源と接続するためのリード線を白金線電極と接続し
て電源を入れる。 (ロ)船を浮かべる液体の作り方 電解質溶液として食塩水でもよいが塩素が発生するの
で、炭酸水素ナトリウム水溶液や水酸化カリウム水溶液
などを用いた方がよい。いずれにせよ、電解質溶液の中
に酸化銅(CuO)の微粒子を混ぜて電解質溶液の水流
の動きを観察しやすいようにする。 (ハ)学習方法の手順 先ず、ネオジム磁石と白金線電極だけによる透明プラ
スチック船であることを見せる。 磁界の方向を確認してから食塩水に透明プラスチック
船を浮かべて、次に電界の方向を確認してから電極に電
圧25[V]をかける。 食塩中に起こる水流の動きと船が推進するのを見せ
る。
【留意点1;陽極から塩素ガスが発生するので、約10
分置きくらいに実験を中断し換気をすること。】 電極のプラスとマイナスを入れ換えて、電極に電圧2
5[V]をかけて電流2.0[A]を流して生じる食塩
水の流れの向きと船の動きを観察させる。 さらに、ネオジム磁石を上下にひっくり返して磁界の
方向を反対にして、電極に電圧25[V]をかけて同様
に水流の様子と船の動きを観察させる。
【留意点2;ネオジム磁石は強力なので実験中、特に、
金属性のものを近づけないようにする。】 磁界と電界と食塩水に加わる力の方向の結果から、フ
レミングの左手の法則を理解させる。 また、実際の海水では電圧を35[V]かけて電流を
1.5[A]流すとこの船は電磁推進した。以上が本考
案の一実施例である。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0008
【補正方法】変更
【補正内容】
【0008】
【発明の効果】本考案は、製作費用が安価でしかも簡単
に作れて大きな電流を使わないで電磁推進の原理が容易
に理解できる。電解質溶液の食塩水中に微粒の酸化銅
(CuO)を浮遊させ、船の材質が透明プラスチックで
あるので電解質溶液に生じる水流の動きの様子を観察し
易い。電磁気力が3次元の電磁界空間の場に作用してい
ることを理解し易い。電流の方向と磁界の方向を変えた
り、その大きさを変えて前進や静止や後進が容易にでき
る。また、図12のようにネオジム磁石と白金電極の電
磁推進装置を2つ装備すれば、船の進行方向が自由自在
になる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明プラスチック船(1)の後方にネオ
    ジム磁石(2)を設け、その真下の船底に2本の平行な
    白金線電極(3)を設けて電源装置を取り付けた電磁推
    進船の原理模型の装置。
  2. 【請求項2】 請求項1の2本の平行な白金線電極
    (3)をU字溝型プラスチック(4)で覆ってその下に
    さらにネオジム磁石(2)を設けて電源装置を取り付け
    た電磁推進船の原理模型の装置。
  3. 【請求項3】 請求項2の2本の平行な白金線電極
    (3)と請求項2のU字溝型プラスチック(4)と請求
    項2のネオジム磁石(2)の2対セットを透明プラスチ
    ック船(1)の後方に設けた電磁推進船の原理模型の装
    置。
JP32977094A 1994-09-16 1994-11-22 電磁推進船の原理模型船 Pending JPH08137386A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32977094A JPH08137386A (ja) 1994-09-16 1994-11-22 電磁推進船の原理模型船

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1315394 1994-09-16
JP6-13153 1994-09-16
JP32977094A JPH08137386A (ja) 1994-09-16 1994-11-22 電磁推進船の原理模型船

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JPH08137386A true JPH08137386A (ja) 1996-05-31

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ID=26348890

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JP32977094A Pending JPH08137386A (ja) 1994-09-16 1994-11-22 電磁推進船の原理模型船

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JP (1) JPH08137386A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113593355A (zh) * 2021-07-27 2021-11-02 武汉理工大学 一种组合式混合动力实验教学船

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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