初等・中等教育における<電磁波と物質の相互作用>実験教材の開発

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17500573
• Research Institution: Miyagi University of Education
• Principal Investigator: 千葉 芳明 宮城教育大学, 教育学部, 教授 (40113881)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 本田 亮 鳴門教育大学, 学校教育学部, 助教授 (50199577)
• Keywords: 学生物理実験 / 物理教育 / 磁気光効果 / 電磁波教材 / 屈折率の温度依存 / ソレノイド自己インダクタンス / 磁化測定装置 / 偏光実験

Research Abstract

1.偏光現象を活用した光と磁気に関する学生基礎実験の研究
本年度はこれまでの研究を発展させて、超常磁性を示す磁性流体を用いた物質の磁化過程と磁気光効果に関する学生実験の開発をさらに推進させた。具体的には
(1)電子天秤を活用した磁性流体の磁化過程測定装置の開発:特にパソコンによる自動計測についての検討を行い、市販インターフェイスを用いて計測を行い、成果と課題を検討した。
(2)磁性流体の磁気光効果観測装置の開発:水溶媒磁性流体を用いて、磁気光効果の観測を行った。
上の2つの観測結果を比較して、磁化過程と磁気光効果には対応関係があることが確認できた。
(2006年:物理教育国際会議で報告)
2.光に関連した学生基礎実験の開発
光の屈折率が物質の濃度、誘電率や温度に依存することを追究するための系統的学生実験の研究した。
(1)プリズムによるガラスの屈折率の測定、
(2)水の屈折率の測定
(3)水の屈折率の温度依存性の測定
さらに、水の屈折率の温度変化を詳細に測定するためにペルチェ素子を活用した温度可変装置を開発した。これによって、水の屈折率の温度依存性を水-氷相転移現象が起きる0度C近傍でも観測できた。
(2006年:物理教育国際会議で報告)
3 電磁波を理解するための電気と磁気に関する基礎実験の研究
手作りコイルを用いた電気・磁気に関する下記の実験の開発検討した。
(1)銅線を用いて、抵抗率、および、抵抗率の温度依存性
(2)ソレノイドコイルを自作して、電流と発生磁場の関係
(3)自作ソレノイドコイルを用いて電磁誘導の法則を観測し物質の磁化を調べる。
(4)自作ソレノイドコイルの自己インダクタンスの測定。
(2007年、応用物理学会応用物理教育分科会シンポジウムで報告)