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ブザー・ベル

一般小学生

まとめ

ブザー・ベル
電磁石磁力を断続的に発生させ、鉄片振動させることで音を出す装置
  • 電磁石の磁力による鉄片の吸引と、回路の遮断を高速で繰り返す「自己遮断回路」の仕組みを利用している
  • 電流の磁気作用を応用した装置であり、電気エネルギーを音エネルギーに変換する
  • ベル(電鈴)は、振動する鉄片がゴング(鈴体)を打撃することで音を増幅させている

解説

ブザーやベルの作動原理は、電磁石の磁力を利用した自己遮断回路に基づいています。スイッチを入れると回路が閉じ、電磁石に電流が流れて磁力が発生します。この磁力が鉄片を引き寄せますが、鉄片が動くことで接点が離れる構造になっているため、回路が一時的に遮断されます。

電流が止まると電磁石の磁力も消えるため、鉄片はバネの力で元の位置に戻ります。すると再び接点が接触して電流が流れ、同じ動作が繰り返されます。この一連のサイクルが非常に高い周波数で繰り返されることで、鉄片が激しく振動し、周囲の空気を震わせて音が発生します。

項目 ブザー ベル(電鈴)
発音の仕組み 鉄片(振動板)の振動音 鉄片が鈴体を叩く打撃音
主な用途 電子機器の警告音、タイマー 玄関のチャイム、非常ベル
音の特徴 連続的な濁った音 響きのある澄んだ音
コラム

電磁石の力を強くするには、乾電池直列につないで流れる電流を大きくするか、コイル巻き数を増やすことが有効です。これは電磁石の強さを比べる実験の基本となります。

また、電流の磁気作用を利用した装置にはモーターもあります。モーターが回転し続けるためには、エナメル線の片側半分だけを剥がすなどの工夫で、電流を流すタイミングを制御する必要があります。さらに、モーターを外部から強制的に回すと発電機として利用できるのと同様に、磁気と電流の関係は相互に変換可能なエネルギーの性質を示しています。

小学生のみなさんへ

ブザーやベルは、電磁石でんじしゃくの力を使って音を出しています。スイッチを押すと、コイルに電気が流れて電磁石でんじしゃくになり、近くにある鉄の板をピタッと引き寄せます。

でも、鉄の板が動くと、電気の通り道が切れるようになっています。電気が止まると電磁石でんじしゃくの力がなくなるので、鉄の板は元の場所に戻ります。戻るとまた電気が流れて、また引き寄せられます。この「くっつく・はなれる」をものすごい速さでくり返すことで、ブルブルという振動しんどうが生まれて音になるのです。

ベルの場合は、このふるえている鉄の板が「チンチン」と鈴をたたくことで、大きな音を出しています。

ルラスタコラム

電磁石の力を強くするには、電池を直列につないで電気をたくさん流すか、コイルをまく回数を増やすのがコツだよ。実験でたしかめてみよう!

テストでの問われ方・理解度チェック

【基礎】 ブザーやベルが音を出すために利用している、鉄芯にコイルを巻いて電流を流したときに磁力を発生させる装置を何というか
電磁石
【応用】 ブザーが鳴り続けるために、回路内で電磁石の磁力がどのように変化しているか説明せよ
電流が流れて磁力が発生し鉄片を引き寄せると接点が離れて電流が止まり、磁力が消えると鉄片が戻って再び接点が閉じるという変化を繰り返している
【実践】 電磁石の磁力を強めてベルの音を大きくしたい場合、回路やコイルにどのような変更を加えればよいか、2つ答えよ
乾電池を直列につないで電流を大きくする、またはコイルの巻き数を増やす

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