小型ヘルツの実験装置　

（Ｈ９年度　ウチダ全国教職員発明考案コンクール入選作品（写真のものとは異なる改良前の試作版のもの））

　

（H10年度　第４７回全国教職員発明展入選作品（改良型小型電波発振器））

　

　電波が発見された「ヘルツの実験」は高校での物理実験などにかなり取り入れられています。しかしヘルツが実際に行なった「元祖？ヘルツの実験」を学校現場で再現するのは非常に難しいと思います。理由はヘルツが巨大ライデン瓶を何個も使い、かなり電流値を高めてあり危険であることと、受信リングが「間隙タイプ」であり、電波の到来をその間隙（１００分の数ミリ）に起こる小さな火花放電を顕微鏡で確認したということによります。これでは演示には使えないので、学校現場では間隙の代わりにネオン管を使用するものが多く見られます。これにより学校現場での演示実験が行なえるようになったと言っても過言ではないと思います。

（ヘルツの実験については「効果的なヘルツの実験用発振器」のページをご覧下さい。）

「小型ヘルツの実験装置」 　 　 　誘導コイルを用いた大型発振器や受信リングなどでの演示実験の後に、個別実験器具として、理解の定着を目指して作製したものです。したがって製作コンセプトは、以下の点に尽きます。 　 　１．大型のヘルツの実験装置をそのまま小型にした。 　 　２．火花が安全に、間近で見えるようにした。 　 　３．１年間の学習で，故障なく使える確実性と耐久性。 　 　 　なお、京都市青少年科学センターではこの装置を５０台製作し、Ｈ１０．１〜Ｈ１０．１２の間、中学２年生の学習に用いました。

Ｈ１０全国理科教育センター物理部会（仙台）にて発表。科学の祭典ひょうご大会（姫路会場）出展。科学センター報告、科学センター３０周年記念ハンドブックなど多数掲載および掲載予定。

　

　なお，ヘルツの実験の個別実験の試みは，（確認が取れたところでは）１９８９年頃に愛知県の近沢先生（有名な方ですね）が，生徒の机に正方形のアルミ箔を２枚貼らせ，その中央にエナメル線をセロテープで貼り付けて間隙を作り，市販のガスライターの圧電素子を使い火花放電させることにより電波を発振させ，種種の実験を行うと言うアイデアを実践・発表されています。これは高校物理での取り組みですが，このように一人一人自作させる方法は大変素晴らしい手法だと思います。

◇実験方法

　

　１．発振器の上にネオン管受信器を置き、ライターの圧電素子をパチッと押します。

　２．火花放電に合わせてネオン管が光ります。部屋を暗くすれば効果が増します。

　

　※改良型コヒーラスイッチとセットで用いると、更に「電波の利用」についての学習ができます。

　　（詳しくは改良型コヒーラスイッチのページをご覧下さい。）

　

◇なぜ電波を受けるとネオン管が光るの？？？

　

　当然、空気中には電流がほとんど流れないことと、ネオン管の発光には電気エネルギーが必要であることは理解しているとして話を進めます。

　火花放電が起こると電波が放出されます。電波とは簡単に言うと「電気エネルギーが姿を変えて空間を伝わるもの」と言うことができます。したがって、うまく受信すると電気エネルギーに変えられるのです。電波が電流と異なることは空気中を伝わることと、大型発振器の前に立っても感電したりしないことでわかると思います。

　

　これらの学習を進めると、次のようなこともわかってくるのではないでしょうか。

　

○発展

　

　電波を使用した加熱器具である「電子レンジ」に金属などを入れると、それが受信アンテナになってしまい、強烈な電波を受信してしまいます。その結果、その金属には大量の電流が流れ、火花が飛んだりしてしまうのです。当然ネオン管や蛍光灯を入れると光りますが、家庭のレンジではやらないようにしましょう。壊れても責任は持ちません。京都市青少年科学センターでは水を入れて電波の一部を吸収させたりするなどの工夫を重ね、これらのちょっとあぶない？実験もやっていました。

海老崎　功 ebisan@mbox.kyoto-inet.or.jp