不均一磁場の教材化のための高精度位置決め磁場測定
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概要
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子どもが磁石を手にとって力を実感するのは,磁石や鉄片の周りの磁界強さが場所による強いコントラストを持つときである。その特徴が顕著なほど理論的取り扱いは難しくなるが,その現象を視覚化し,実感を説明付ける資料に接することができれば,理科に興味を持ち始めた小学生のときからの原体験を,高校・大学での物理教育の意義の認識として結実させることが可能になるだろう。そのような目的で,精密自動ステージにより磁場センサーを高精度位置決めし,磁石の周りの不均一な磁場分布を測定する装置を開発した。いくつかの試行的測定結果と,有限要素法による数値シミュレーションを紹介した。Children can easily perceive magnetic forces on magnets in their hands when the magnetic fields around magnets or iron pieces are distributed with strong inhomogeneity. The more the phenomena have such feature, the more the corresponding theory is complicated. If they find reference with visualization of such phenomena and explanation for their sensations, their non-generalized experiences in elementary schools will evolve into realization of the meaning of physics in high schools or universities. For such educational purpose, we developed an instrument for measurements of inhomogeneous magnetic fields around magnets with high-definition positioning of field sensors using PC-controlled precision XY stages. In this paper, some demonstrative results with numerical FEM simulation were presented.
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