磁界観察装置作り

３Ｄ磁界観察装置つくり

第８回の研修会として、いろいろな場面で応用が利くと思われる「アクリル板」の加工技術習得を目標として、教材カタログによくでている「磁界観察器」を作成しました。
　慣れてしまえばそれほど苦にならない加工なのですが、何かのきっかけがなければなかなか進まないものです。
　今回の実習をきっかけにして、いろいろな教材に発展していければと考えています。

【アクリル関連素材一覧表】

使えそうな素材の一覧表

アクリル板加工の実際

材料の入手
設計図を書き裁断する
曲げる・接着するなどの作業
研磨などの仕上げ

磁界観察器つくり取り組みの様子

【アクリル板を入手する】
　アクリル板やパイプなどを買ってきます。ホームセンターに行けば入手できると思います。このときほとんどの場合、隣には『塩ビ板』が売っています。最近はポリカーボネート板も売られていますので必ず確認をしましょう。接着剤なども使えなくなりますので。
東急ハンズなどでパイプの太いものは購入できます。

【加工器具・接着剤を準備する】
【OLFA製P-カッター定価６４０円】
【各種接着剤】
【ネジと蝶番】（蝶番６個で￥７７０）（ネジは４個セットで３５０円）
　加工器具としては、切断用のＰ－カッター、研磨用の紙ヤスリ、研磨剤などです。他にも『ボルトナット』『蝶番（ちょうつがい）』などもありますので考えてつかいましょう。
それぞれ専用のものが販売されています。便利な世の中です。
今回は接着剤として、『二塩化メチレン』を使いました。

【設計図をかく】
設計図を書く
　別に画像にするまでもない作業です。しかし今回は設計図の中に、『板の厚みを考えて自分でかきましょう』と不親切にしてしまい、結構みんな時間をかけてやっていました。
一番大切な作業であることは確かですね^^;。

【裁断する】
31k jpg切断の様子①28k jpg切断の様子②
設計図ができあがったら次は裁断なのですが、これがくせ者です。
設計図はうまく静電気で裏側に張り付くので楽なのですが、一度失敗すると修復が困難ですから、慎重にかつ大胆にやってください。
これは切るというよりは「溝を付けておる」という感じです。溝の付けはじめの部分と最後の部分（つまり両端）にきっちり溝を付けることです。
　ただし、机などにも傷が付きやすいですから、十分注意してください。

【接着する】
5k jpg接着の様子（１）5k jpg接着の様子（２）パイプをつける
　裁断したものを張り合わせます。この張り合わせには専用の接着剤を用います。かなり流れやすいものですから注意してください。筆で塗るか、注射器で流し込むのが一番ではないかと思います。ただし換気には十分注意して作業を進めましょう。
　三角柱・四角柱・円柱状の補強剤が売っていますので、それで補強しながら接着すると良いでしょう。
　また、削ったときにでた削りかすを接着剤に入れてドロドロにしておけば補強の時はかなり楽にできますよ。

【水漏れ確認する】
27k jpg確認の様子（１）
前述したように、接着剤に削りかすをいれてある程度粘度を持たせた物で補強をすればかなりの隙間を埋めることもできます。
しかし、目視しただけでは確認できないような隙間が結構あったりしますので、実際に水を入れてみてください。もし漏れたら再度補強です。この繰り返しですね。
　

【水漏れ！！】
24k jpgひどい水漏れの様子
設計切断の段階から個性は出る物ですが、最終的にはここで大きな差が出てしまいます。
多くの人が、「何となく漏れるような気がする」程度の水漏れであったにもかかわらず、滝のような水漏れの起きる人もいました。
スキー学習が終わっての参加で疲れからこのような結果になったらしいのですが^^;。
でも、何となく寂しい姿のような気がするのですが？？。
　

【中身を注入】
27k jpg注入の様子
水漏れに絶対的な自信がある場合、すぐに中身を注入しても良いでしょう。
今回は＜流動パラフィン＞を使いましたが、＜シリコンオイル＞でも良いでしょう。
鉄粉の量は十分に考えていれた方がいいと思います。
多くいれすぎた場合は取り出すのが大変です。
いずれにしても、粘度が高いので結構大変です。
はじめは漏斗でいれていましたが、結局大型の注射器でやりました。
この乱雑な写真でわかるように、今回は＜グリセリン＞＜流動パラフィン＞＜PVA＞＜スライム＞など色々な物を確認しましたが、製品版の物も＜流動パラフィン＞のようです。
このとき、なんとなく空気を全く入れないのが良いような気もしますが、あとから鉄粉を攪拌するのに、空気を入れておいた方がいいようです。

【曲げる】
　今回は使いませんでしたが、アクリル板の特徴として考えられるもう一つの性質に「簡単に曲げることができる」ということがあります。
　加熱をして曲げればいいわけです。しかしこの加熱器具が問題で、専用のものでしたら非常に高価です。
ホームセンターなどに行けば６０００円以内で『アクリル板曲げ用ヒーターキット』というのが売っています。
最悪の場合は、「ドライヤーで加熱してから曲げる」という方法も可能なようです。
一度やってみてください。

完成した磁界観察器をつかって

　今回作成した３Ｄ磁界観察器は、棒磁石も観察できるように、直方体の物にアクリルパイプを通した形になっています。
　また、そのパイプは中心部ではなく多少上部にオフセットされています。これは外部からＵ磁石などの磁界を観察するとき有効利用部分を広くとるためです。
　では実際に観察した結果です。画像があまり良くありませんが、ご覧ください。

【Ｕ磁石による磁界の様子】
46k jpgＵ磁石による磁界（１）79k jpgＵ磁石による磁界（２）
強力なアルニコ磁石を利用するとかなりはっきりとした磁界の様子を観察することができます。なかなか写真ではきれいにとれていませんが^^;。
【棒磁石による磁界の様子】
30k jpg棒磁石による磁界（１）43k jpg棒磁石による磁界（２）
棒磁石を、取り付けてあるアクリルパイプに通します。その後装置全体をふってやると、鉄粉が舞い、磁界の様子がわかるようになります。
　残念ながら長時間にわたって維持することがなかなか難しいです^^;。

【ＦＤケース製の物での磁界の様子】
37k jpgFDcaseによる磁界
今までの取り組みではかなり時間がかかり大作業でした。しかし、ふと気がついてＦＤケースに、スライムをいれてやれば、ずいぶん簡単に同じ様な物が完成してしまうことに気がつきました。時間的にも金額的にもこちらの方のパフォーマンスが勝っていますね^^;