特開 2022-79050 電磁石実験装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022079050

(43)【公開日】2022-05-26

(54)【発明の名称】電磁石実験装置

(51)【国際特許分類】

   G09B 23/18 20060101AFI20220519BHJP

   H01F 7/06 20060101ALI20220519BHJP

【ＦＩ】

G09B23/18 Z

H01F7/06 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020189995

(22)【出願日】2020-11-16

(71)【出願人】

【識別番号】595020883

【氏名又は名称】株式会社はくぶん

(74)【代理人】

【識別番号】100101409

【弁理士】

【氏名又は名称】葛西 泰二

(74)【代理人】

【識別番号】100175662

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 英明

(74)【代理人】

【識別番号】100175385

【弁理士】

【氏名又は名称】葛西 さやか

(72)【発明者】

【氏名】塚本 修

【テーマコード（参考）】

2C032

5E048

【Ｆターム（参考）】

2C032BD07

5E048AB10

(57)【要約】

【課題】 電磁石及び磁性体の磁力がおもりに影響しにくい電磁石実験装置を提供する。
【解決手段】 電磁石実験装置１は、第１の電磁石１０、第１の磁性体２０及び第１の測定器３０と、第２の電磁石４０、第２の磁性体５０及び第２の測定器６０とを備える。第１の測定器３０は１本のアーム体よりなり、一方端部３１を軸として上下方向に回動自在となるように第１の電磁石ホルダーの下部に接続し、第１の磁性体２０を、第１の電磁石１０の通電時には第１の電磁石１０に吸着される位置において、第１の電磁石１０の非通電時には第１の電磁石１０から脱離する位置において保持する。第１の測定器３０の他方端部３６は、第１の測定器３０が接続している状態において、第１の電磁石１０、第１の磁性体２０、第２の電磁石４０及び第２の磁性体５０のいずれもから離れた場所に位置するように形成され、おもり２１ａ～２１ｃを吊り下げ可能とするフック部３７を有する。
【選択図】 図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電磁石実験装置であって、
第１のコイルが一定方向に巻回されてなるコイル体と、前記コイル体の内方に配置される鉄心とを備え、前記第１のコイルに電流が流れることにより磁力が発生する第１の電磁石と、
第１の磁性体と、
おもりと、
一方において前記第１の磁性体を固定的又は脱着自在に取り付け可能とすると共に、他方において前記おもりを保持可能とする第１の保持手段とを備え、
前記第１の保持手段は、前記第１の磁性体が前記第１の保持手段に保持されて前記第１の電磁石に吸着されている状態において、前記第１の電磁石及び前記第１の磁性体のいずれもから離れた位置において保持する前記おもりが、前記第１の磁性体に加重可能なように構成されている、電磁石実験装置。

【請求項2】

前記第１の保持手段は、前記第１の磁性体を、通電時には前記第１の電磁石に吸着される位置において留め置き可能とし、非通電時には前記第１の電磁石から脱離する位置において留め置き可能とする、請求項１記載の電磁石実験装置。

【請求項3】

前記第１の電磁石を立てた状態で保持する第１の電磁石ホルダーを更に備え、
前記第１の保持手段は、１本のアーム形状に成形した第１の測定器よりなり、
前記第１の測定器の一方端部は、前記第１の電磁石ホルダーの下方において、前記第１の測定器が前記一方端部を軸として上下方向に回動自在となるように接続すると共に前記第１の磁性体を保持可能な磁性体保持部を有し、
前記第１の測定器の他方端部は、前記おもりを吊り下げ可能とするフック部を有する、請求項２記載の電磁石実験装置。

【請求項4】

前記第１の電磁石ホルダーは、前記第１の測定器の回動時における前記フック部に吊り下げられた前記おもりの下部の軌道が、設置面に接触しない高さにおいて支持体により支持され、
前記支持体は、前記第１の測定器の下方への回動を止めるストッパー部を有し、
前記ストッパー部は、前記おもりが前記フック部から外れる前に、前記第１の測定器の回動を止める、請求項３記載の電磁石実験装置。

【請求項5】

少なくとも前記第１のコイルに電流を流す電池と、
前記電池を収納可能とする電池ボックスとを更に備え、
前記電池ボックスは、前記支持体の下方端部を挿入可能とする、請求項４記載の電磁石実験装置。

【請求項6】

前記おもりは、前記フック部に吊り下げ可能な少なくとも１つのゼムクリップよりなり、前記第１の磁性体は、前記おもりの１つと同様の前記ゼムクリップよりなる、請求項３から請求項５のいずれかに記載の電磁石実験装置。

【請求項7】

前記第１の保持手段は、おもり本体よりなり、
前記おもり本体には、少なくとも一方が磁性体よりなる一対のフック体が、離隔して対向するように固定的に取り付けられ、
前記フック体は、他の前記おもり本体に取り付けられた前記フック体を引っ掛けて吊り下げ可能に構成されると共に、磁性体よりなる前記フック体は更に、前記第１の磁性体としても機能可能であり、
前記おもり本体及び前記フック体の各々よりなる構造物は、前記おもりとしても使用可能である、請求項１記載の電磁石実験装置。

【請求項8】

前記第１の電磁石と電気的に直列に接続し、第２のコイルの巻回数においてのみ前記第１の電磁石と異なる構成よりなる第２の電磁石と、
前記第１の磁性体と同様の構成よりなる第２の磁性体と、
前記第１の保持手段と同様の構成よりなる第２の保持手段とを更に備え、
前記第１の保持手段及び前記第２の保持手段はいずれも、前記おもりを、前記第１の電磁石、前記第１の磁性体、前記第２の電磁石及び前記第２の磁性体のいずれもから離れた位置において保持可能とする、請求項１から請求項７のいずれかに記載の電磁石実験装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は電磁石実験装置に関し、特に学校教材等に用いられる電磁石実験装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

プラスチック等からなる筒状の枠にエナメル線等の導線を巻回したコイル体の内部に鉄芯を入れたものに電流を流すと電磁石化することが知られている。従来、このようにして作られた電磁石にゼムクリップ等を吸着させる等することで電流と磁石との仕組みを学ぶ実験が学校現場では広く行われている。

【0003】

図９は、従来の電磁石実験装置を示す模式図である。

【0004】

図を参照して、電磁石実験装置１００は、電磁石１１０と磁性体（ゼムクリップ）１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ、１２０ｅ及び１２０ｆとからなる。

【0005】

電磁石１１０は、エナメル線等のコイル（導線）１１１をプラスチック等からなる筒状体１１２に、例えば右巻き方向といった一定方向に巻回した円筒形状のコイル体１１３と、コイル体１１３の内方に配置される円柱型の鉄芯１１４とを備える。

【0006】

電磁石１１０は、導線１１５ａ及び１１５ｂを介して図示しない電源に電気的に接続しており、コイル１１１に電流を流すことにより磁力を発生させる。通電時には図に示すように、磁性体１２０ａ～１２０ｆが電磁石１１０に吸着してぶら下がる。

【0007】

電磁石実験装置１００を用いての実験としては例えば、コイル１１１の巻回数やコイル１１１に流す電流の大きさを適宜変更し、各々の場合における磁性体１２０ａ～１２０ｆの吸着数を比較して、コイル１１１の巻回数や電流の大きさと電磁石１１０の磁力の強さとの関係を検証するものがある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、上述の電磁石実験装置１００による実験では、電磁石１１０に近づくことで磁性体１２０ａ～１２０ｆの各々も磁化してしまうため、電磁石１１０の磁力のみによって磁性体１２０ａ～１２０ｆの全てを吸着できているかが不明確であった。特に、磁性体１２０ｅ及び１２０ｆは、各々と電磁石１１０との間に磁性体１２０ｃ又は１２０ｄを介して吸着しているため、これらの吸着が電磁石１１０の磁力によるものか、磁化した磁性体１２０ｃ又は１２０ｄの磁力によるものかが不明であった。又、コイル１１１の巻回数やコイル１１１に流す電流の大きさを変更した場合に本来生じるはずの実験結果の差が出にくかった。

【0009】

尚、磁性体１２０ａ～１２０ｆの磁化による影響を低減するため、電磁石１１０に磁性体１２０ａ～１２０ｆの全てを直接吸着させようとした場合も、電磁石１１０の吸着面の面積が狭く限りあるため、吸着させられる磁性体１２０ａ～１２０ｆの個数が実験者の技量に左右されるという問題があった。特に児童においてはその技量差が大きく、正しい実験結果が得難い。

【0010】

すなわち、電磁石実験装置１００では精度の高い実験が困難であった。

【0011】

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、電磁石及び磁性体の磁力がおもりに影響しにくい電磁石実験装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記の目的を達成するために、請求項１記載の発明は、電磁石実験装置であって、第１のコイルが一定方向に巻回されてなるコイル体と、コイル体の内方に配置される鉄心とを備え、第１のコイルに電流が流れることにより磁力が発生する第１の電磁石と、第１の磁性体と、おもりと、一方において第１の磁性体を固定的又は脱着自在に取り付け可能とすると共に、他方においておもりを保持可能とする第１の保持手段とを備え、第１の保持手段は、第１の磁性体が第１の保持手段に保持されて第１の電磁石に吸着されている状態において、第１の電磁石及び第１の磁性体のいずれもから離れた位置において保持するおもりが、第１の磁性体に加重可能なように構成されているものである。

【0013】

このように構成すると、第１の電磁石及び第１の磁性体の磁力がおもりに影響しにくい。

【0014】

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成において、第１の保持手段は、第１の磁性体を、通電時には第１の電磁石に吸着される位置において留め置き可能とし、非通電時には第１の電磁石から脱離する位置において留め置き可能とするものである。

【0015】

このように構成すると、通電時非通電時を問わず第１の磁性体が不用意に移動しない。

【0016】

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明の構成において、第１の電磁石を立てた状態で保持する第１の電磁石ホルダーを更に備え、第１の保持手段は、１本のアーム形状に成形した第１の測定器よりなり、第１の測定器の一方端部は、第１の電磁石ホルダーの下方において、第１の測定器が一方端部を軸として上下方向に回動自在となるように接続すると共に第１の磁性体を保持可能な磁性体保持部を有し、第１の測定器の他方端部は、おもりを吊り下げ可能とするフック部を有するものである。

【0017】

このように構成すると、てこの原理により、少量のおもりでも第１の磁性体に大きな力がかかる。

【0018】

請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明の構成において、第１の電磁石ホルダーは、第１の測定器の回動時におけるフック部に吊り下げられたおもりの下部の軌道が、設置面に接触しない高さにおいて支持体により支持され、支持体は、第１の測定器の下方への回動を止めるストッパー部を有し、ストッパー部は、おもりがフック部から外れる前に、第１の測定器の回動を止めるものである。

【0019】

このように構成すると、おもりが電磁石実験装置の設置面に接触せず、又、第１の測定器の動きが制御される。

【0020】

請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明の構成において、少なくとも第１のコイルに電流を流す電池と、電池を収納可能とする電池ボックスとを更に備え、電池ボックスは、支持体の下方端部を挿入可能とするものである。

【0021】

このように構成すると、電池ボックスが支持体の土台となる。

【0022】

請求項６記載の発明は、請求項３から請求項５のいずれかに記載の発明の構成において、おもりは、フック部に吊り下げ可能な少なくとも１つのゼムクリップよりなり、第１の磁性体は、おもりの１つと同様のゼムクリップよりなるものである。

【0023】

このように構成すると、おもりと第１の磁性体とで共通の物を使用できる。

【0024】

請求項７記載の発明は、請求項１記載の発明の構成において、第１の保持手段は、おもり本体よりなり、おもり本体には、少なくとも一方が磁性体よりなる一対のフック体が、離隔して対向するように固定的に取り付けられ、フック体は、他のおもり本体に取り付けられたフック体を引っ掛けて吊り下げ可能に構成されると共に、磁性体よりなるフック体は更に、第１の磁性体としても機能可能であり、おもり本体及びフック体の各々よりなる構造物は、おもりとしても使用可能であるものである。

【0025】

このように構成すると、おもりにより第１の磁性体へ直接加重可能となる。

【0026】

請求項８記載の発明は、請求項１から請求項７のいずれかに記載の発明の構成において、第１の電磁石と電気的に直列に接続し、第２のコイルの巻回数においてのみ第１の電磁石と異なる構成よりなる第２の電磁石と、第１の磁性体と同様の構成よりなる第２の磁性体と、第１の保持手段と同様の構成よりなる第２の保持手段とを更に備え、第１の保持手段及び第２の保持手段はいずれも、おもりを、第１の電磁石、第１の磁性体、第２の電磁石及び第２の磁性体のいずれもから離れた位置において保持可能とするものである。

【0027】

このように構成すると、同一条件下にてコイルの巻回数が異なる電磁石の実験ができる。

【発明の効果】

【0028】

以上説明したように、請求項１記載の発明は、第１の電磁石及び第１の磁性体の磁力がおもりに影響しにくいので、実験の精度が向上する。

【0029】

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の効果に加えて、通電時非通電時を問わず第１の磁性体が不用意に移動しないので、扱いやすい電磁石実験装置となる。

【0030】

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明の効果に加えて、てこの原理により、少量のおもりでも第１の磁性体に大きな力がかかるので、経済的な電磁石実験装置となる。

【0031】

請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明の効果に加えて、おもりが電磁石実験装置の設置面に接触せず、又、第１の測定器の動きが制御されるので、おもりが不用意に外れにくくなる。

【0032】

請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明の効果に加えて、電池ボックスが支持体の土台となるので、電磁石実験装置の設置状況がより安定する。

【0033】

請求項６記載の発明は、請求項３から請求項５のいずれかに記載の発明の効果に加えて、おもりと第１の磁性体とで共通の物を使用できるので、より経済的な、又、使いやすい電磁石実験装置となる。

【0034】

請求項７記載の発明は、請求項１記載の発明の効果に加えて、おもりにより第１の磁性体へ直接加重可能となるので、シンプル且つ直感的に分かりやすい電磁石実験装置となる。

【0035】

請求項８記載の発明は、請求項１から請求項７のいずれかに記載の発明の効果に加えて、同一条件下にてコイルの巻回数が異なる電磁石の実験ができるので、実験の精度がより向上する。

【図面の簡単な説明】

【0036】

【図1】この発明の第１の実施の形態による電磁石実験装置の斜視図である。

【図2】図１で示した第１の測定器の動きを示す模式図である。

【図3】図１で示した電磁石実験装置におもりを吊り下げた状態を示す斜視図である。

【図4】図３で示した第１の測定器の動きを示す模式図である。

【図5】図３で示した電磁石実験装置に電池ボックス等を加えた状態を示す斜視図である。

【図6】図５で示した電磁石実験装置を電池ボックス側から見た場合の斜視図である。

【図7】この発明の第２の実施の形態による電磁石実験装置の模式図である。

【図8】図７で示した電磁石実験装置のおもりの動きを示した模式図である。

【図9】従来の電磁石実験装置を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0037】

図１は、この発明の第１の実施の形態による電磁石実験装置の斜視図であり、図２は、図１で示した第１の測定器の動きを示す模式図である。

【0038】

まず図１を参照して、電磁石実験装置１は、第１の電磁石１０、第１の磁性体２０及び第１の測定器（第１の保持手段）３０と、第２の電磁石４０、第２の磁性体５０及び第２の測定器（第２の保持手段）６０とを備える。

【0039】

第１の電磁石１０は、エナメル線等の第１のコイル（導線）１１をプラスチック等からなる筒状体１２に、例えば右巻き方向といった一定方向に巻回した円筒形状のコイル体１３と、コイル体１３の内方に配置される円柱型の鉄芯１４とを備える。第１のコイル１１に電流を流すことにより、第１の電磁石１０は磁力を発生させる。尚、第１のコイル１１の巻回数は５０回である。

【0040】

第２の電磁石４０は、第２のコイル（導線）４１の巻回数においてのみ第１の電磁石１０と異なる構成、言い換えれば、第２のコイル４１の巻回数を除く他の構成が第１の電磁石１０と同様の構成よりなる。尚、第２のコイル４１の巻回数は１００回、すなわち第１のコイル１１の巻回数の二倍となっている。

【0041】

第１の電磁石１０は第１の電磁石ホルダー１７に、第２の電磁石４０は第２の電磁石ホルダー４７に、それぞれ立てた状態で保持され、略Ｔ字形状に形成された支持体７０の横棒の一方端部に第１の磁石ホルダー１７を、他方端部に第２の磁石ホルダー４７を配置することで所定高さにおいて並列して支持される。このように構成したことによる効果及び所定高さの詳細については後述する。尚、支持体７０は、第１の電磁石１０等との重量バランスを取るために、根元から上端にかけて第１の電磁石１０等を保持する方向とは逆方向に偏心する形状を有している。又、第１の電磁石ホルダー１７、第２の電磁石ホルダー４７及び支持体７０はいずれもプラスチック等の非磁性体により成形されている。

【0042】

第１の磁性体２０及び第２の磁性体５０はいずれも線径０．８ｍｍの針金により形成されたゼムクリップよりなり、第１の磁性体２０と第２の磁性体５０とは同様の構成を有する。

【0043】

第１の測定器３０は、図１及び図２を参照して、プラスチック等の非磁性体を１本のアーム形状に成形したものよりなる。

【0044】

第１の測定器３０の一方端部３１は、支持体７０に形成された横方向（図２では紙面の手前側から奥側への方向）に延びる軸体７１ａに接続可能なように、下方が開放された鉤型部３８を有する。第１の測定器３０は、鉤型部３８が軸体７１ａに接続することにより第１の電磁石ホルダー１７の下方１８において、図２（１）及び（２）に示すように、一方端部３１を軸として上下方向に回動自在となるように接続する。尚、第１の測定器３０の下方への回動は、支持体７０の第１の測定器３０の側の面に形成された突起状のストッパー部７２ａに第１の測定器３０が当接することにより、所定位置にて止められる。このように構成したことによる効果及び所定位置については後述する。

【0045】

第１の測定器３０の一方端部３１は更に、第１の磁性体２０を脱着自在に取り付け可能な磁性体保持部３２を有する。磁性体保持部３２は、第１の磁性体２０を挿入可能な挿入孔３３と、挿入孔３３の底近傍の側壁に形成された突起状の磁性体係止部３４と、磁性体係止部３４に対向して形成され磁性体係止部３４及び磁性体係止部３４の周辺を露出させる開口部３５とを備える。第１の磁性体２０を保持させる際には、挿入孔３３に第１の磁性体２０を挿入し、第１の磁性体２０の下端を磁性体係止部３４に係止する。第１の磁性体２０を外す際には、挿入孔３３から第１の磁性体２０を引き抜く。磁性体係止部３４に第１の磁性体２０が引っかかって外れにくい場合は、開口部３５から指等を差し入れて第１の磁性体２０の下端を磁性体係止部３４から外し、第１の磁性体２０を挿入孔３３から引き抜く。

【0046】

尚、上述したように第１の測定器３０は上下方向に回動自在であり、第１の測定器３０に保持された第１の磁性体２０は図２（１）及び（２）に示すように、第１の電磁石１０に当接する位置と、第１の電磁石１０から離れる位置とを往来可能となっている。すなわち第１の測定器３０は、第１の磁性体２０を、第１の電磁石１０の通電時には第１の電磁石１０に吸着される位置において留め置き可能とし、第１の電磁石１０の非通電時には第１の電磁石１０から脱離する位置において留め置き可能とするものとなっている。このように構成すると、通電時非通電時を問わず第１の磁性体２０が不用意に移動しないので、扱いやすい電磁石実験装置１となる。又、このように構成したことによる他の効果は後述する。

【0047】

第１の測定器３０の他方端部３６は、第１の測定器３０が軸体７１ａに接続している状態において、第１の電磁石１０、第１の磁性体２０、第２の電磁石４０及び第２の磁性体５０のいずれもから離れた場所に位置するように形成され、上方が解放された形状であって後述するおもりを吊り下げ可能とするフック部３７を有する。尚、フック部３７は、第１の磁性体２０も吊り下げ可能な形状に、言い換えれば第１の磁性体２０はフック部３７に吊り下げ可能な形状に、それぞれ形成されている。このように構成したことによる効果は後述する。又、他方端部３６も、第１の測定器３０の回動を伴って上下方向に往来可能となっている。このように構成したことによる効果も後述する。

【0048】

第２の測定器６０は、第１の測定器３０と同様の構成よりなり、鉤型部６８と、第２の電磁石ホルダー４７の下方４８において軸体７１ａと同様に形成された軸体７１ｂとを介して、一方端部６１を軸として上下方向に回動自在となるように接続する。尚、第２の測定器６０の下方への回動も、ストッパー部７２ａと同様に形成されたストッパー部７２ｂにより所定位置にて止められる。このように構成したことによる効果も後述する。

【0049】

図３は、図１で示した電磁石実験装置におもりを吊り下げた状態を示す斜視図であり、図４は、図３で示した第１の測定器の動きを示す模式図である。

【0050】

まず、図３を参照して、第１のコイル１１及び第２のコイル４１の各々には同一大きさの電流が流れているものとする。このような第１の電磁石１０には第１の磁性体２０が、第２の電磁石４０には第２の磁性体５０が、それぞれ吸着している。この状態において、第１の測定器３０のフック部３７にはおもり２１ａ、２１ｂ及び２１ｃが、第２の測定器６０のフック部６７にはおもり２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ及び２１ｇが、それぞれ吊り下げられている。

【0051】

尚、おもり２１ａ～２１ｇの各々はいずれも、第１の磁性体２０及び第２の磁性体５０と同様の構成のゼムクリップよりなる。したがって、第１の磁性体２０及び第２の磁性体５０の形状は上述した通りであるから、おもり２１ａ～２１ｇの形状もフック部３７又はフック部６７に吊り下げ可能なものとなっている。このように構成すると、おもり２１ａ～２１ｇと、第１の磁性体２０及び第２の磁性体５０とで共通の物（ゼムクリップ）を使用できるので、電磁石実験装置１がより経済的な、又、使いやすいものとなる。

【0052】

又、他方端部３６及び他方端部６６の形成位置は上述の通りであるから、おもり２１ａ～２１ｇのいずれもが、第１の電磁石１０、第１の磁性体２０、第２の電磁石４０及び第２の磁性体５０のいずれもから離れた位置において保持されている。このように構成すると、第１の電磁石１０の磁力の影響を大きく受けるのは第１の磁性体２０のみと、第２の電磁石４０の磁力の影響を大きく受けるのは第２の磁性体５０のみとなり、おもり２１ａ～２１ｇの各々には第１の電磁石１０、第１の磁性体２０、第２の電磁石４０及び第２の磁性体５０のいずれもの磁力が影響しにくい。よって、実験の精度が向上する。

【0053】

軸体７１ａへの接続状態における第１の測定器３０は上述した通り、一方端部３１を軸に上下方向に回動自在であるから、第１の測定器３０は、一方端部３１を支点、他方端部３６を力点とする、いわゆる第２種てこの構造となっている。そしてこの構造において、一方端部３１と他方端部３６との間に位置する第１の磁性体２０は作用点にあたる。すなわち、第１の測定器３０は、第１の測定器３０に保持される第１の磁性体２０が第１の電磁石１０に吸着されている状態において、第１の電磁石１０、第１の磁性体２０、第２の電磁石４０及び第２の磁性体５０のいずれもから離れた位置において保持されるおもり２１ａ～２１ｃが、第１の磁性体２０に加重可能なように構成されている。又、他方端部３６に下方向きの力を加えると、第１の磁性体２０には、他方端部３６に加わった力よりも大きな下方向きの力が加わる。このように構成すると、てこの原理により、少量のおもり２１ａ～２１ｃでも第１の磁性体２０に大きな力がかかるので、経済的な電磁石実験装置１となる。尚、第２の測定器６０においても同様である。

【0054】

実験に当たっては、まず図４（１）を参照して、第１の電磁石１０に第１の磁性体２０を吸着させた状態で、フック部３７におもり２１ａ～２１ｃを吊り下げて加重し、他方端部３６に下方向きの力を加える。すると、第１の磁性体２０にも下方向きの力が加わる。尚、上述したようにおもり２１ａ～２１ｃは磁力の影響を受けにくいから、他方端部３６及び第１の磁性体２０に新たに加わる力はほぼ、おもり２１ａ～２１ｃの重量に対応したものとなるので、第１の磁性体２０におもり２１ａ～２１ｃによる加重がなされていると言える。この時点においては図に示すように、第１の磁性体２０が第１の電磁石１０に吸着されている状態で第１の測定器３０の位置が保たれているため、おもり２１ａ～２１ｃによる加重で第１の磁性体２０に加わる下方向きの力が、第１の電磁石１０の磁力により第１の磁性体２０を吸着する上方向きの力よりも小さい又は釣り合っていることが分かる。

【0055】

次に、図４（２）を参照して、フック部３７におもり２１ａ～２１ｃと同様の構成よりなるおもり２１ｈを追加して吊り下げて加重し、第１の磁性体２０に下方向きの力を更に加える。その結果、図に示すように、第１の電磁石１０から第１の磁性体２０が引き離され、第１の測定器３０が下方に回動したので、この時点でおもり２１ａ～２１ｃ及び２１ｈによる加重で第１の磁性体２０に加わる下方向きの力が、第１の電磁石１０の磁力により第１の磁性体２０を吸着する上方向きの力を上回ったことが分かる。このようにして、図３及び図４にて示した、吊り下げるおもり２１ａ～２１ｈの個数を基準に第１の電磁石１０の磁力の大きさを測定する。

【0056】

尚、第１の電磁石ホルダー１７は、第１の測定器３０の回動時におけるフック部３７に吊り下げられたおもり２１ａ～２１ｃ及び２１ｈの各々の下部の軌道が、電磁石実験装置１の設置面（図４においては支持体７０の下方端部７３の設置面Ｌ）に接触しない高さにおいて支持体７０に支持されている。又、第１の測定器３０の下方への回動は、おもり２１ａ～２１ｃ及びおもり２１ｈがフック部３７から外れる前の第１の測定器３０の傾きの位置において、ストッパー部７２ａにより止められる。このように構成すると、おもり２１ａ～２１ｃ及び２１ｈが電磁石実験装置１の設置面Ｌに接触せず、又、第１の測定器３０の動きが制御されるから、おもり２１ａ～２１ｃ及び２１ｈが不用意に外れにくくなる。

【0057】

尚、上述したように、第１のコイル１１の巻回数は５０回であり、第２のコイル４１の巻回数は１００回であり、第１のコイル１１及び第２のコイル４１にはそれぞれ同一大きさの電流が流れている。この点を踏まえて図３及び図４を参照すると、第１の電磁石１０ではおもり２１ａ～２１ｃとおもり２１ｈの計４つをフック部３７に吊り下げた時点で、第１の磁性体２０が第１の電磁石１０から引き離されてしまったが、第２の電磁石４０はおもり２１ｄ～２１ｇの計４つをフック部６７に吊り下げているにも関わらず、第２の磁性体５０が第２の電磁石４０に吸着されたままである。すなわち、第１の電磁石１０の磁力よりも第２の電磁石４０の磁力の方が大きいと言える。このような結果から、他の条件が同一の場合において、コイルの巻回数が多くなると磁力が大きくなることが分かる。

【0058】

図５は、図３で示した電磁石実験装置に電池ボックス等を加えた状態を示す斜視図であり、図６は、図５で示した電磁石実験装置を電池ボックス側から見た場合の斜視図である。

【0059】

これらの図を参照して、電磁石実験装置１は、電池ボックス８０と、電池９０ａ及び９０ｂとを更に備える。電池ボックス８０は平面視略矩形形状の箱型を有し、電池９０ａ及び９０ｂを収納可能とする電池収納部８１と、電池収納部８１に収納された電池９０ａ及び９０ｂによる通電状態と非通電状態とを切り替え可能なスイッチ８２と、支持体７０の下方端部７３を挿入可能とする支持体挿入部８３とを備える。

【0060】

支持体７０は、電池ボックス８０の支持体挿入部８３に下方端部７３を挿入した状態で立っている。このように構成すると、電池ボックス８０が支持体７０の土台となるので、電磁石実験装置１の設置状況がより安定する。尚、支持体挿入部８３は、電池ボックス８０においてスイッチ８２に対向する面の中心付近において、下方端部７３の形状（下方に向かって窄む四角柱型）に対応する形状の孔として形成されている。このように構成すると、支持体７０等の重さと電池ボックス８０等の重さとのバランスが取りやすく、支持体７０をより安定した状態で立てることができる。又、支持体７０は、第１の電磁石１０等と電池ボックス８０との重量バランスを取るために、根元から上端にかけて電池ボックス８０の側に偏心する形状を有している。

【0061】

第１の電磁石１０（第１のコイル１１）、第２の電磁石４０（第２のコイル４１）、電池９０ａ及び９０ｂは、脱着自在な端子受８５ａ、８５ｂ、８５ｃ、８５ｄ、８５ｅ、８５ｆ、８５ｇ及び８５ｈと端子受８５ａ～８５ｈに適宜連結する導線８６ａ、８６ｂ、８６ｃ及び８６ｄとを介して電気的に直列に接続しており、電磁石実験装置１においては、電池９０ａ及び９０ｂにより、第１のコイル１１と第２のコイル４１との各々に同一大きさの電流を同時に流すことができる。尚、電磁石実験装置１のその他の構成については上述の通りである。よって、同一条件下にてコイルの巻回数が異なる第１の電磁石１０と第２の電磁石４０との実験ができるから、実験の精度がより向上する。

【0062】

図７は、この発明の第２の実施の形態による電磁石実験装置の模式図であり、図８は、図７で示した電磁石実験装置のおもりの動きを示した模式図である。

【0063】

まず図７を参照して、電磁石実験装置２は、第１の電磁石９１と、おもり９２ａ及び９２ｂとを備える。第１の電磁石９１は第１の実施の形態による第１の電磁石１０と同様の構成よりなり、導線９９ａ及び９９ｂを介して図示しない電源に電気的に接続しており、電流が流れることにより磁力を発生させる。

【0064】

おもり９２ａは、プラスチック等の非磁性体を円盤状に成形したものよりなるおもり本体９３ａと、おもり本体９３ａに取り付けられている一対のフック体９４及び９５とを備える。

【0065】

フック体９４及び９５は鉄等の磁性体をフック状に成形したものよりなり、隔離して対向するように、おもり本体９３にａ固定的に取り付けられている。すなわち、フック体９４及び９５は、磁力により引き寄せられるものであって第１の電磁石９１に吸着する第１の磁性体として機能可能であるものとなっている。又、他のフック状の物を引っ掛けて吊り下げ可能に構成されているものである。更に、おもり本体９３ａは、一方において第１の磁性体として機能可能なフック体９４又は９５を固定的に取り付け、他方においてフック体９４又は９５を介しておもり９２ｂを保持可能とする、第１の保持手段として機能する。

【0066】

おもり９２ｂはおもり９２ａと同様の構成よりなり、おもり本体９３ｂと、一対のフック体９６及び９７とを備える。

【0067】

尚、図７においては、フック体９４が第１の磁性体として機能して、通電中の第１の電磁石９１に吸着している。又、フック体９５が他のおもり９２ｂのフック体９６を引っ掛けて他のおもり９２ｂを吊り下げており、フック体９４にはおもり９２ｂによる加重がなされている。すなわち、おもり本体９３ｂ及びフック体９６、９７よりなる構造物であっておもり９２ａと同様の構造物であるおもり９２ｂが、電磁石実験装置２の磁力を測定するおもりとして機能している。ここで、フック体９４とフック体９５の間には非磁性体であるおもり本体９３ａが介在しているから、第１の電磁石９１の磁力はフック体９４を通じてはフック体９５に影響しない。又、おもり９２ｂは第１の電磁石９１及びフック体９４のいずれもから離れた位置において保持されている。よって、第１の電磁石９１及びフック体９４の磁力がおもり９２ｂに影響しにくいので、実験の精度が向上する。この状態において、おもり９２ｂによる加重でフック体９４に加わる下方向きの力が、第１の電磁石９１の磁力によりフック体９４を吸着する上方向きの力よりも小さい又は釣り合っていることが分かる。

【0068】

次に、図８を参照して、図７のおもり９２ｂのフック体９７に、おもり９２ａと同様の構成よりなるおもり９２ｃのフック体９８を引っ掛けておもり９２ｃを追加して吊り下げて加重し、フック体９４に下方向きの力を更に加える。その結果、図８に示すように、第１の電磁石９１からフック体９４が引き離され、おもり９２ａ～９２ｃが落下したので、この時点でおもり９２ｂ及び９２ｃによる加重でフック体９４に加わる下方向きの力が、第１の電磁石９１の磁力によりフック体９４を吸着する上方向きの力を上回ったことが分かる。このようにして、図７及び図８にて示した、吊り下げるおもり９２ａ～９２ｃの個数を基準に第１の電磁石９１の磁力の大きさを測定する。

【0069】

このように構成すると、おもり９２ａ～９２ｃにより第１の磁性体であるフック体９４へ直接加重可能となるので、シンプル且つ直観的にわかりやすい電磁石実験装置２となる。

【0070】

尚、上記の第１の実施の形態では、電磁石実験装置は電池及び電池ボックスを備えるものであったが、これらは無くてもよく、他の構成の電源より電流を流してもよい。

【0071】

又、上記の第１の実施の形態では、支持体の下方端部の形状が特定形状であったが、他の形状でもよい。例えば平面視略コの字型であってもよく、支持体挿入部の形状も対応して平面視略コの字型であってもよい。

【0072】

更に、上記の第１の実施の形態では、支持体挿入部は電池ボックスの特定位置に形成されていたが、支持体とのバランス及び視認性の向上等を考慮して電池ボックスの他の場所に形成されていてもよい。

【0073】

更に、上記の第１の実施の形態では、特定構成を有し特定位置に配置される端子受及び導線を備えるものであったが、第１の電磁石、第２の電磁石及び電池を電気的に直列に接続する他の構成を備えていてもよい。

【0074】

更に、上記の第１の実施の形態では、第１の電磁石と第２の電磁石とは電気的に直列に接続していたが、独立していてもよい。

【0075】

更に、上記の第１の実施の形態では、第１の電磁石と第２の電磁石とは、第１のコイルと第２のコイルとの巻回数の差にて磁力の差を有するように構成されているものであったが、巻回数を同一にして一方の鉄心の太さを変更する、鉄心を焼きなます、導線の太さを変更する等、他の手段にて磁力の差を有するように構成されていてもよい。

【0076】

更に、上記の第１の実施の形態では、電磁石実験装置は第２の電磁石、第２の磁性体及び第２の測定器を備えていたが、これらは無くてもよい。

【0077】

更に、上記の第１の実施の形態では、おもりの各々と第１の磁性体とは同様のゼムクリップよりなるものであったが、互いに異なる構成及び形状のゼムクリップよりなってもよく、又、釘等異なる物からなってもよい。

【0078】

更に、上記の第１の実施の形態では、おもりが不用意に外れにくくなるように第１の電磁石は特定位置にて支持され、ストッパー部にて第１の測定器の回動が制御されていたが、他の構成により外れにくくしてもよい。例えば、フック部を小型化する、第１の測定器を含む電磁石実験装置を小型化する等で外れにくくしてもよい。

【0079】

更に、上記の第１の実施の形態では、支持体はストッパー部を有するものであったが、無くてもよい。

【0080】

更に、上記の第１の実施の形態では、支持体は特定方向に偏心する特定形状を有するものであったが、他の形状であってもよい。例えば、下方端部に接続する土台を有し、第１の電磁石側に偏心するものでもよく、又、略Ｔ字形状ではあるが縦棒が横棒の中心からずれた場所に位置するように形成してもよい。更に、立てて使用するものでなくてもよい。例えば、机の縁に取り付けて机の外縁側において第１の電磁石ホルダー等を支持するものであってもよい。

【0081】

更に、上記の第１の実施の形態では、電磁石実験装置は支持体を備えるものであったが、無くてもよい。

【0082】

更に、上記の第１の実施の形態では、電磁石実験装置は第１の電磁石ホルダーを備えるものであったが、無くてもよい。

【0083】

更に、上記の第１の実施の形態では、第１の測定器は特定形状を有する１本のアーム形状に成形したものであったが、他の形状よりなるものであってもよい。又、第１の測定器が第１の保持手段として機能していたが、第１の保持手段として他の手段や構造物を用いてもよい。例えば、第１の保持手段はおもりを乗せて第１の磁性体にぶら下げ可能な吊り籠状の構造物よりなるものであってもよく、おもりによる加重によって第１の電磁石から落下する構成であってもよい。第２の保持手段も同様である。

【0084】

更に、上記の第２の実施の形態では、電磁石実験装置は第１の電磁石と、第１の磁性体及び第１の保持手段を備えるおもりとを備えるものであったが、同様のおもりを追加し、第１の電磁石と電気的に直列に接続してコイルの巻回数においてのみ異なる構成の第２の電磁石を更に備え、おもりの各々を第１の電磁石及び第２の電磁石のいずれもから離れた位置において保持可能に構成したものであってもよい。

【0085】

更に、上記の第２の実施の形態では、おもりは特定形状を有するおもり本体と一対のフック体を備える構造物であったが、おもり本体及びフック体が他の形状を有していてもよく、一方のフック体が他方のフック体と異なる形状を有していてもよい。

【0086】

更に、上記の第２の実施の形態では、フック体のいずれもが鉄等の磁性体よりなるものであったが、対になるフック体の少なくとも一方が磁性体よりなるものであればよい。

【0087】

更に、上記の各実施の形態では、第１の保持手段（第１の測定器又はおもり本体）はプラスチック等の非磁性体よりなるものであったが、おもりが第１の磁性体に加重可能なように構成されていれば、磁性体よりなるものであってもよい。

【0088】

更に、上記の各実施の形態では、電磁石実験装置は、第１の磁性体に加わる下向きの力が上向きの力を上回った場合に第１の測定器が下方向きに回動する、又は、おもりが落下するものであったが、同様の現象は第１の電磁石の通電状態が非通電状態に切り替わった際にも生じる。よって、電磁石の性質（電流と磁力との関係）を学ぶ実験装置として用いてもよい。

【符号の説明】

【0089】

１…電磁石実験装置
２…電磁石実験装置
１０…第１の電磁石
１１…第１のコイル
１３…コイル体
１４…鉄芯
１７…第１の電磁石ホルダー
１８…下方
２０…第１の磁性体
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、２１ｇ、２１ｈ…おもり
３０…第１の測定器（第１の保持手段）
３１…一方端部
３２…磁性体保持部
３６…他方端部
３７…フック部
４０…第２の電磁石
４１…第２のコイル
４７…第２の電磁石ホルダー
４８…下方
５０…第２の磁性体
６０…第２の測定器（第２の保持手段）
６１…一方端部
６６…他方端部
６７…フック部
７０…支持体
７２…ストッパー部
７３…下方端部
８０…電池ボックス
８３…支持体挿入部
９０…電池
９１…第１の電磁石
９２ａ、９２ｂ、９２ｃ…おもり
９３ａ、９３ｂ…おもり本体（第１の保持手段）
９４…フック体（第１の磁性体）
９５…フック体
９６…フック体
９７…フック体
９８…フック体
尚、各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】