- ベストアンサー
磁石が持つ磁界の強さの定量的な測定方法（機械を用いない方法）
途上国で理科を教えている友人から、 以下のメールが来ました。 私は物理を学んだことはあったのですが、 答えられずに困っています。 どうか、みなさんのお力をお貸し下さい。 以下、友人からのメールです。 「磁石の周りの磁界の強さを定量的に測りたいのですが、 機械を使わず測定できる方法は知りませんか？ 日本では磁界の強さを測るセンサが売っていると聞いたのですが、 途上国ではそのような機械はなくて。 もしよろしければ、手作りで作れる実験器具などを用いて、 数値として計測できる方法を ご存じでしたら教えて下さい。」
- pencil1001
- お礼率83% (5/6)
- 物理学
- 回答数6
- ありがとう数6
- みんなの回答 （6）
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
磁界の強さを測るセンサというのはガウスメーターみたいなものですよね。測定子は数百円で売っているものですしガウスメーター自体を自作してしまうことも可能なわけで...「手作りで作れる実験器具」というのにどこまで含んでいいのかが分からないのですし、どれくらいの年齢が対象の理科なのかにもよりますので、素人考えでの測定方法を。 ・クリップや砂鉄をどのくらいの量持ち上げることができるかで測定 そんなの小学生レベルじゃん！とか言いたくなるかもしれませんね。しかし砂鉄の量をきちんと計量すれば数値化はできますし、そうすれば相対的な強さは求めることができるかと思います。 また紙の下に磁石、紙の上に砂鉄を置いて、紙をトントンたたき磁力線を目で見える状態にしてその大きさを記録するような使い方ができるかもしれません。 ほかにもパイプの中に鉄球を入れてパイプの外に置いた磁石でそれを固定します。そしてパイプを傾けて何度のところで鉄球が転がってしまうかとかでもいいかもしれません。 これらの場合は相当な測定誤差が出ると思いますが ・電磁石を使う方法 磁石と電気を通している電磁石をくっつけます。そして電磁石が下になるように磁石を持ち上げてから少しずつ電磁石にかける電圧を下げます。そして電磁石が落ちたときの電圧を測定。 この方法の難点は電磁石に電気を通さなくても磁石にくっついてしまい、そのままで落ちないことがある点。 磁石を吊るし型のばねばかりに固定して、その下に置いた電磁石でひっぱって、"○○gの力にするには何ボルト必要"のように測るのもいいかもしれません。 ・電磁誘導を使う方法 ＃２さんの方法です。電流が流れるのは一瞬ですのでメーターはアナログ式の方がいいです。また磁石を動かす速さによって電圧が変わりますので一定の高さから落とすようにするといいと思います。
その他の回答 (5)
- LCR707
- ベストアンサー率70% (95/135)
精度はともかくとして、なるべく簡単な材料で測ることを考えてみました。 方位磁石の側面に穴を開けておく。 方位磁石を静磁界の中に置くと、方位磁針は磁力線の方向を向く。 穴から棒を入れて、針を少しずらせる。 棒を取り除くと、針は磁力線に沿った向きに戻ろうとして、ふらふらと減衰振動する。 この振動の周期を測定すれば、磁界の強さがわかる。 基本的に振り子の振動と同様ですから、式も同じ形になると思います。 式中の重力加速度ｇの代わりに、磁界強度Ｈを用います。
お礼
感心するアイディアですね。 確かに大小の比較には用いることができそうですね。 しかも簡単な材料で。 ありがとうございます。
- moto21
- ベストアンサー率27% (43/159)
状況が許せばホール素子が簡単です。 電池＋ホール素子＋マルチメータでできます。ホール素子は秋葉原で数百円で買えると思います。また小さいので手紙に貼り付けて送れます。現地に売っていない時はVTRやフロッピーのブラシレスモータはホール素子が入っているので廃棄品と腕があれば可能かも・・・。マルチメータは現地の電気の保守関係の人とか持っていないかな（３０００円程度の物で可）・・テスターでは微妙かも 配線はホール素子の４端子の内２本を電池（できれば抵抗を入れて）２本をマルチになので簡単です。 電気関係が使えない状況では、鉄片の吸着力をバネの伸びで測るのはどうでしょうか。そのままでは安定しないので鉄片を木などの棒に付け途中に支点を設けて 反対が側にバネを付けて同じ位置になるまでのバネの伸びを測る方法です。 ホール素子はある業界にいたので自信はありますがバネのは想像です。 以上何かのヒントになれば・・
お礼
ありがとうございます。 ホール素子を使うのですか。 なるほど。 ただ私にとっては組み立てが難しそうです。 もちろん友人にはどうかわかりませんが。 相談しながら伝えてみます。
- foobar
- ベストアンサー率44% (1423/3185)
磁石の大きさがどの程度か、測定する空間の大きさはどの程度か、にもよるのですが、アイデアを2つほど。 用意するもの 方位磁石、空芯のコイル。 方法その1 ・磁界の強さを測りたいところに方位磁石を置いて、磁力の向きを見る。 ・磁石の磁力線に直角の向きに空芯コイルを置く ・コイルに電流を流すと合成された磁力線の向きが変わり方位磁石の角度が変わる ・コイルに流した電流値と、方位磁石の角度変化から元の磁石による磁界強度を算出する 方法その2 ・磁界の強さを測りたいところに方位磁石を置いて、磁力の向きを見る。 ・同じ方向に、磁界を弱める向きにコイルを置く ・コイルに流す電流を強くしていくと、コイルによる磁界=磁石の磁界 を通過したときに方位磁石は反転する ・このときにコイルに流した電流から、磁石の磁界強度を求める #2さんの探りコイルを使う方法 できれば検流計には「衝撃検流計」（針がゆっくり振れるアナログ式の検流計で、最大の振れが、電流＊時間に比例するようなもの）を使ったほうがよいかと思います。 あるいは、コイルに一工夫して、一定回転数で回るようにして、コイル両端電圧を交流の（高感度）電圧計で測定するか。 ホールセンサを購入,使用するのが一番楽なような気もしますが、、。
昔、確か中学のとき夏休みに電力会社に見学に行ったときに見た実験で、うろ覚えなのですが… 検流計と「さぐりコイル」を用いて電磁誘導によって流れる電流を測定する方法です。 検流計に小型のコイルを接続して、量ろうとする磁束をコイル面に直角の方向に通しておき、コイルを磁界から急に出す、またはコイルの方向を直角に変えるなどすると検流計に電流が流れます。検流計の目盛りを読み取り、 磁束[Wb] ＝ Φ 検流計に流れる電気量 ＝ Ｑ 巻き数 ＝ Ｎ とすると Φ ＝ Ｑ ・Ｒ ／ Ｎ の計算が成り立つ（はず）です。 （計算のところはあまり自信がありません。専門家の方のご意見を頂戴できればありがたいです。検流計がなくて一般的なテスターならどうなのか？もよくはわかりません。素人の考えですみません） 参考URLのFigure 2.9が考えている実験器具に近いです。
お礼
式の考え方と参考URLを教えて頂きありがとうございます。 検流計を用いる方法は考えおりましたが、 自信がありませんでしたので、 ご回答に非常に感謝しております。
- goobest_2004
- ベストアンサー率26% (318/1199)
あまり詳しく知らないところもあるのですが、思いつく方法書きます。 力を測定する方式がいいと思います。 フレミングの左手の法則で、磁界の直交する電線は力を受けますよね。F=BIL（Lは長さ） その力（そんなに大きくない）を、天秤などを使って測ってみてはどうでしょう？電流と電線の長さを一定にして、力を測定すれば、磁束密度Ｂが出ます。 これならば、フレミングの法則というシンプルな法則の応用にもなると思います。
お礼
ありがとうございます。 私も実際に挑戦したことのない方法ですので、 再度調べた後、友人に伝えてみます。
関連するQ&A
- サーミスタに磁石を付ける
いつも 勉強させていただいています。 首題の件、サーミスタに関して。 現在、サーミスタを温度センサとして使用しています。 温度センサとしてサーミスタを使用する場合、当然のことながら一つ一つ校正し使用しています。 今回、使用者からの要望は、“サーミスタにマグネットを付けて簡単に測定対象に貼り付けたい”というものです。温度の測定対象は鋼系素材の機械加工品なので、マグネットで貼り付けて使用することで作業は簡単になります。 部品との密着性etc.検討すべき点は多々ありますが、まず気になるのは“サーミスタは磁界に曝されても良いの？”ということ。磁石を近づけたり、遠ざけたりしたら当然だめだと思いますが、磁石（磁界）との位置関係が変わらなければいいのか？周りに磁界（磁石）があった場合、見かけ上の抵抗値が変わらないか？校正の際、同じように磁石を付けていれば良いのか？また、部品の磁性によって温度のセンシングに悪影響は出ないのか？・・・ ご存知の方 あるいは、ここに出てるなど資料のありかの手がかりなどご教授願います。 Webなど調べてみましたが、調べた範囲では磁界・磁気に係る情報は見つけることはできませんでした。 何か、ご存じであれば、よろしくお願いします。
- ベストアンサー
- 監視・センサ
- アセチルサリチル酸の定量
前に同じ質問をしましたが、どうしても分からないのでもう１度だけ質問させていただきます。 アセチルサリチル酸の定量についてですが、滴定による定量の方法は分かりました。 しかし、もう１つ呈色による方法があるとうかがったのですが、そちらの方法が全く分かりません。 それに関して、以下のことに関してお答えいただけると幸いです。 ・必要な試薬・器具 ・１ｇを定量する手順 ・定量分析中に使用した試薬の調製方法及び評定方法 ・標準溶液の調製方法及び検量線の作成方法
- 締切済み
- 化学
- 高度の測定方法
センサーによる高度の計測について質問です。 GPS、温度、気圧センサーが積まれている風船を上空1000Mまであげるとします。 そして、パラシュートか何かで落下させるとします。 そのときのデーターを解析して、いろいろしたいのですが その中の一つに、センサーがたどった軌道を測定したいなと思っているのです。 そこで質問なんですが、GPSによる緯度経度の測定は正確に測れるのですが 高度を測ろうとすると、出力された海抜高度（M）に結構な誤差が生じていることがわかりました。 そこで質問です、GPSのこの誤差はほぼ一定何でしょうか、 一定ならば変位を求めれば動いた距離を求められないかなと思いまして。 たとえば地上（10M）でGPSが海抜20Mを示していたとして 海抜300Mのところまでセンサーをあげて、GPSセンサーが海抜310Mを示している場合 誤差は＋10Mであり、変位は290Mだということが出来ないかということです。 もう一つ、高度を測るのに温度や気圧の減少率を使うということです。 気温や気圧は高度が上がるにつれて、法則的な減少の仕方をしますよね それを使い高度を出そうと思ってもいるのですが、あるていど正確な値が出るでしょうか？ ほかに正確に高度を測る方法はないでしょうか？
- 締切済み
- 物理学
- 正確な気温の測定方法は？
現在、温度測定ICを数種類テストしておりますが、メーカ、型式により測定温度が異なります。どれも精度±0.5℃程度の精度のものなのですが、数種のセンサの測定温度は1.5℃程のばらつきがあります。個体ばらつきは0.2℃程度ですので問題にはしておりません。 現在、正確な温度を測定する方法、器具が分からないため、型式選定、校正基準について悩んでいます。基準とする温度を測定するための方法、器具をご存知の方がおられましたらご教授ください。よろしくお願いします。
- ベストアンサー
- 地学
- 閉磁路中の磁束測定法
SM490C(板厚15ミリ)を、電磁石（コの字型、3600AT）で交流磁化（50HZ）しています。 このとき、磁化されている試験体の表層部（表皮効果があるので、厳密には決められませんが、たとえば表面から１ミリまでの範囲)の磁束を現場的に、簡便に測定する方法は無いでしょうか？ 目安程度の測定精度で良いです。 試験面は平滑で、基本的に閉磁路が形成されていて、磁束をさえぎる方向にセンサーを当てることは出来ません。以前、ドイツの技術者が測定器のセンサーを電磁石の表面に押し当てて、測定しているのを見たことがあります。そのような測定器をご存知の方、どうぞご教示ください。
- ベストアンサー
- 測定・分析
- 定量下限の記載法
私は現在、ICP-AESを使用した食品中の重金属分析をおこなっています。 結果の報告の際、測定値の横に定量下限を記載しています。 （定量下限は10σを使用しています。） そこで以下の疑問があります (1)例えば、試料を１ｍｌサンプリングして、分解過程などを経て最終的に100ml にメスアップした場合、定量下限値も100倍して提示するべきでしょうか。 (2)希釈倍率を掛けるとした場合：私は、１つの試料に対してサンプリング量を変えながら複数回測定することがあります。 （少ないと検出されるピークが小さく、多すぎると分解が大変なため。） その場合、試料の測定値の横に定量下限値も複数記載することになると思うのですが、依頼者は混乱しないでしょうか。 (3)実試料の測定の際、試料中のマトリックスの影響などにより、定量下限は上がると思いますが、 結果に記載する定量下限にはマトリックスの影響などをふまえて、何らかの安全係数を掛けて補正するべきなのでしょうか。 例えば、対象元素の定量下限が0.1ppmだった場合、 マトリックスを含む試料中の対象元素0.11ppmが定量できないという可能性はないのでしょうか。 その際、依頼者には、「定量下限というのは計測値の精度から算出するものなので、 実際の試料にはそのまま当てはめることはできないんだよ」という説明を毎回することになりそうなのですが… マトリックスの影響をできるだけ小さくして測定することが重要なのはわかっていますが、 影響をゼロにするというのは難しいと思います。 経験が浅いため、とんでもない間違えなどがあるかもしれませんが、 お叱りも含めてアドバイスがいただけたらと考えています。よろしくお願いします。
- ベストアンサー
- 化学
- クロロフィルの定量（ジャガイモ）について。
稲の葉や海中植物のクロロフィルの定量はよく目にするのですが、ジャガイモ表皮部のクロロフィル定量の簡便な方法が分かりません。以下のもので、ご存知の方がいらっしゃったら是非教えてください。よろしくお願いします。 １）機械ですぐ数値化されるもの（稲の葉を調べるときなどに見られる、ハンディータイプなもの） ２）化学分析（詳しく書かなくても結構です）
- 締切済み
- 生物学
- 液体の微小流速測定
こんにちは。 公的研究機関の研究者です。 微小スケールの液体クロマトグラフ装置開発のために微小流量を測定できるセンサーを探しています。以下の条件を満たしているものであれば、どのような原理のものでも結構ですのでアドバイス頂けないでしょうか？ 対象液体：水、アセトニトリル、メタノール pH：2-7程度 温度：室温 流速範囲：数50nL/min 測定精度：5%以内 現時点で見つけた最小流量のものは約200nL/minまで計測できるサーマルフローセンサーです。もう一桁少ない流量で測定できるものを何とか手に入れる必要があります。 試作（依頼）も考えていますので、このような方法でやれば可能だという方向付けのアドバイスもお願いします。
- 締切済み
- 監視・センサ
お礼
ありがとうございます。 検流計を使う方法で、 一定の高さから落とすとい方法もあるんですね。 なるほど。 それ以外の方法も非常に参考になりました。