AH：思い出は1億1001万(AHは電池の容量)

①「子供のころやったことあるよ、色あせた記憶だ１」

小学校のころ、電池で動くモータを作る授業があった
コイルに電流を流すと磁石になって、永久磁石との磁力で回りはじめるあのモータだ。
ミニ四駆とかのマブチモータと同じ機構で動いている。
しかし習っている間すぐに疑問が沸いた
そのまま電流を流しているとモータは半回転もしないうちに止まってしまう。
そう思った直後に「ブラシで接点をつなぎかえるのでダイジョーブ」と
な、なんだってー
なんという邪道、しかしそれでいて合理的な！
ちょっと萌えた瞬間だった。
ちなみにそのときにはまだ萌えは種しかなかった。

 

②「子供のころやったことあるよ、色あせた記憶だ２」

電磁ブザーを作ったのも小学校のときだ
コイルに電流を流すとコイルが磁石になり、磁石に引かれて少しずれる
動いたことで接点が切れて、電流が止まる。
電流が止まるとずれた位置が元に戻り、再び電流が流れ、以下同文。
この連続により振動するコイルが隣の部品を叩いて音を出す。

当時はどうしてあれだけの簡易なモノだけで周期的な動作が可能なのか理解できなかった。

しかし今は理解できる。高専で習ったいわゆる「発振回路」すなわち直流の電源で交流を発生させる装置を、実はみんな小学生のときに2種類以上作っていたんだ。モータもブザーもいわゆる発振装置だ。発信ではなく発振。振動を発生させる装置だから発振。

 

③「子供のころやったことあるよ、色あせた記憶だ３」

さらに自由研究でクリスマスの点滅ランプを作ったりしようものなら3種類もの発振装置を小学校のうちに作っていたことになる。

昔の点滅電球には「バイメタル」という金属が使われていた。
バイ・メタル、つまり2種類の金属を張り合わせただけのものなんだが
高温にしたときに伸びる度合いが違うので、曲がる。

ということは、バイメタルに電流を流しつつ、ほかの普通の金属と接触させると
電流が流れる
発熱する
バイメタルが曲がる
接点が切れる
電流が流れなくなる
バイメタルの曲がりが元に戻る
電流が流れる
以下同文

の周期的な点滅が楽しめるというスンポーだ

実は昔の蛍光灯を始動させる仕組み「グロースタータ」という付随の豆電球のような小型電球も同じ仕組み。
なぜか中学の技術の授業で習った。僕は相当幸せ者か？

 

④「でも今じゃそんなことも忘れて」

クリスマスの時期になるといつも思い出すバイメタル点滅ライト
いまでも使っているところはあるんだろうが
LEDじゃほとんど発熱しないから点滅は無理だろうなぁ
あえて発熱させたりしたら電力消費的な意味でLEDにした意味ないし

あれ、ホント簡易な構造な上にコンパクトにまとまるからなんか萌えてたんだよなぁ
今じゃICで同じことできるんだろうけど、数学者的に言わせるとあんまりエレガント･･･もとい萌えないよな

 

 

⑤小学校のカリキュラム征服１

小学生の理科の実験で問題を出すことを昨晩寝てるときに思いついた
点滅をいっせいに行わせる方法と
バラバラに行わせる方法

バイメタルの特性とかであの周期は結構バラツキがあるだろうからね

それで直列スイッチと並列スイッチを学んでもらえるとうれしいなあと

もちろんいっせいに点滅させたい場合は1個だけ電球にバイメタルをつけてほかの電球を直列に
バラバラに点滅させたい場合は全部並列で全部の電球にバイメタルをつければいいわけよな

じゃあここで問題。
電球を直列につなげた上で全部の電球にバイメタルをつけたら点滅周期はどうなるか？
そりゃぁ一番周期が短い電球に合わせるよね。
早くスイッチが切れたもん勝ちだもん。
この論理からスイッチのAND(直列)とOR(並列)を小学生の段階で理解してもらえると将来世界中に理系がはびこり、もとい理系しかはびこらずﾌﾋﾋﾍﾊﾊ

直列・並列の話には3種類あんのよ
・電池
・抵抗
・スイッチ

逆に言えばそれしかないのよな

 

⑥作る安易さ、設計のめんどさ

しっかしモータはまだしも、ブザーとバイメタルの周期を計算・設計するのは結構厄介。

ブザーはまだエレキとメカの理屈がわかればいいが
バイメタルの場合は電気と機械(構造・力学)と熱力学の3つの分野が必要になるから困るよな。

 

⑦小学校のカリキュラム征服２

そういえばスピーカとブザの違い。
スピーカは(人間の耳に聞こえる範囲の)交流を流さないと音が聞こえない。
ブザは直流を流さないと音が聞こえない。

つまりスピーカとブザを並列につないだ電源を交流にするとスピーカだけから音が聞こえ、直流にするとブザだけから音が聞こえる。

でもこの両方に音を出させる電源も、ある。

交流と直流を混ぜればいい。それだけ。
これをバイアスという。

交流電源でブザが鳴らない理由は周波数が早すぎる上に平均した電圧が0になっているから。
一方、直流電源でスピーカが鳴らない理由は電圧が振動せず、スピーカのコーンも振動せず、音にならないから。

じゃあ交流電圧の平均値を0にしなければ、つまり直流と交流を足した電源をつなげば、ブザもスピーカも鳴る。

これを小学校のうちに教えることができれば･･･そのうち世の中の大人は理系しかいなくなって･･･ﾌﾋﾋﾋﾍﾊﾊ