#電気・磁石
電気や磁石についての「気になる」を集めました。目に見えない力のお話です。
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スピーカーに こえを むけると マイクに なる？
スピーカーに声を向けると、マイクのように働くことがある。音を出す道具が、音を拾う道具にもなるのはなぜか。コイル・磁石・振動板という同じ部品、1台で話す役と聞く役を兼ねたベルの電話、逆向きで使うときの得意・不得意が分かります。
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イヤホンの なまえは 「青い 歯」？ ── ブルートゥースの ふしぎ
ブルートゥースは、10世紀のデンマーク王のあだ名「青い歯」にちなむといわれます。しかも接続中の電波は、1秒に最大1600回もチャンネルを跳び移ります。なぜ王の名前で、なぜそんなに跳ぶのか。名前の由来から、音が圧縮されて届くこと、耳の中の磁石とコイルまでが分かります。
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でんちに てつの たまを おとすと？ ── もえる ひみつと、もえにくく する くふう
吉野彰さんは、手作りの電池に鉄の玉を落とす試験をして、電池が本当に生まれたのはこの安全性試験の瞬間だと語っている。燃える液体を中に入れた電池は、なぜ使われているのか。燃えるきっかけと、膜や回路による守り、水を使う研究が分かる。
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くるくる まわる たね、けで ゆっくり おちる たね、かみひこうきの ような たね
カエデの種が回りながら落ちるとき、翼の上にできる小さな渦は、空中で止まる昆虫や鳥の飛行にもかかわると報告されています。では、タンポポやハネフクベの種はどう飛ぶのでしょうか。種の飛び方のちがいと、種を手本にした砂つぶ大の飛行体が分かります。
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ひかりは あいてが いないと 出ないの？ ── ウィーラーと ファインマンの ふしぎな 見かた
師匠が電話で「電子は全部同じ1個の電子だ」と言い、弟子は信じなかったが、陽電子を過去へ進む電子と見る考えだけは「盗んだ」と回想した。光は、受け取る相手がいて初めて出るのか。未来から届く波まで使い、ふつうの電磁気学と同じ結果になる見方の道すじが分かる。
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いたみを かんじない 家ぞくの 遺伝子の けんきゅうで みつかった、神経の 信号を つくる ちいさな 門
生まれつき痛みを感じない家族の遺伝子から、神経の信号を生む小さな「門」が見つかった。イカの実験、フグ毒や麻酔薬、2025年に米国で承認された新しい鎮痛薬までが分かる。
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エジソンの でんきゅうは、にほんの たけで ひかった？
エジソンの電球を長く光らせた素材の一つは、京都近くの八幡の竹だったといわれます。なぜ細い炭の線なのか、なぜ6000種以上も試したのか、なぜ日本の竹だったのかが分かります。
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アルマイトの まくは、どうして ちいさな あなだらけなの？
理研の紹介には、処理中に重ねて煮た三角定規の、重なった部分だけが黄色くなり、酸にも変化しなかったという逸話がある。鍋や弁当箱のアルマイトの膜は何でできていて、なぜ煮ると強くなるのか。蜂の巣状に並ぶ細かい穴、穴をふさぐ封孔、色をしまう着色が分かる。
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海の そこの 岩は、どうして わかいの？ ── うまれて、しずんでいく 海の ゆか
大陸には約40億年前の岩があるのに、ふつうの海底の岩はほとんど約2億年より若い。海は大昔からあるのに、なぜ？ 海底が海嶺で生まれ、海溝で沈む動きと、岩の年齢や磁気の縞模様がそれを示した道すじが分かります。
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でんき代の 小さな 1ぎょうは、どうして まいとし かわるの？
電気代の「再エネ賦課金」は、2023年度に前年の3.45円から1.40円へ、約6割下がりました。再エネ電気の買取費用は増えていたのに、なぜでしょう。単価が毎年変わるわけと、検針票の一行を自分で計算し直す方法が分かります。
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ほんの ちょっと まぜるだけで、電気を とおす シリコンに なるの？
1950年代の物理学者は、10億個に1個ほどの汚れのせいで実験結果が再現できず悩んだといわれます。そんなわずかな量で、なぜ電気の通り方が変わるのか。ひび割れたシリコン片から見つかったn型とp型が、太陽電池や今の半導体づくりにつながるまでが分かります。
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1キログラムは、むかし パリの 金ぞくの かたまりで きまって いた。いまは どうやって はかるの？
1キログラムの基準は、約130年間、パリの金属の塊1個だった。その塊の質量は、1億分の5ほどゆらぎうると見積もられていた。では、何を基準にして、どう質量を出すのか。測りにくい磁石の強さを、2回目の実験で式から消す装置の仕組みが分かる。
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メモリの なかみは、どうして きえるの？
パソコンのメモリの中身は、ためた電気が漏れるので放っておくと消えていきます。DDR4の規格では1秒に15回あまり書き直す計算です。消えるものでなぜ記憶できるのか、足りないと遅くなるのはなぜかが分かります。
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オーロラが 見えた よる、スマホの いちが ずれた ── 磁気嵐で なにが おきたの？
2024年5月、日本でもオーロラが撮れた夜に、スマホの位置がずれる時間帯があった。同じ磁気嵐で、測量の方式は精度を保ち、送電への影響は報告されていない。影響の差はどこから来たのかが分かります。
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振り子は だんだん ひくく なるのに、どうして とけいは とまらないの？
振り子は毎回少しずつ低くなるのに、1往復にかかる時間はほぼ変わりません。では、なぜ低くなるのか。それでも振り子時計は、なぜ止まらないのか。空気と支点で力が減る理由と、時計や博物館の大きな振り子が失った分を補うやり方が分かります。
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ハードディスクの じしゃくを、ねかせるか たてるか
ハードディスクの中では、小さな磁石の向きが0と1を表している。磁石を「寝かせる」方式が行きづまり、「立てる」垂直記録が1977年に提案されて、製品になったのは2005年。28年かかったのはなぜか。磁石を小さくすると起きる熱ゆらぎと、読み取りのGMR技術が分かります。
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スマホを おくだけで、どうして でんきが とどくの？
1831年のファラデーの実験では、電池をつないでいる間は針が動かず、つなぐ瞬間と切る瞬間だけ動いた。この「変化」を毎秒10万回以上くり返すのがQiの充電で、2007年にはMITが約2m先の電球を光らせた。コードなしで電気が届く理由が分かる。
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なべだけが あつく なる ふしぎ。アルミの なべは どうして だめだったの？
IH調理器で熱くなるのは、台ではなく鍋そのもの。電気をよく通すアルミや銅ほど温まりにくいという逆説を、メーカーは周波数を上げて越えた。なぜそうなるのか、その工夫と限界が分かります。
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Wi-Fiは どうして かべで よわく なるの？
同じルーターの電波なのに、隣の部屋ではバーが減る。しかも周波数がちがうと届きやすさもちがう。なぜ壁で弱くなるのか。波の長さ、距離、壁の中身という3つの見方から分かります。
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ちょうでんどうリニアは、はしると うく の？
超電導リニアは、駅に止まっているときは浮いていません。ゴムタイヤで走り出し、時速150km以上で浮き上がります。なぜ動かないと浮けないのか。電磁誘導、−269℃の磁石、10.8秒だけの603km/hまでが分かります。
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あついと 電気を とおす ふしぎな ぶひん ── サーミスタ
金属は熱いと電気を通しにくくなるのに、サーミスタは熱いほど通しやすくなる。この逆さまはなぜ起きるのか。見つかってから約100年、ただの珍しい現象だった話から、スマホや体温計、熱で急に通さなくなる仲間PTCまでが分かります。
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ぜんぶ 同じ 形の さしこみ口なのに、なぜ じゅうでんの 速さが ちがうの？
見た目が同じUSB-Cのケーブルでも、60W対応、100W対応、さらに新しい規格では240W対応まであり、送れる電気の大きさが違う。なぜ充電口は何度も形を変え、同じ形でも能力が違うのか。2004年の統一からEUの義務化までの流れと、ケーブルの中身の違いが分かる。
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ゲームボーイの がめんは、くらいと どうして みえにくかったの？
初代ゲームボーイの画面は、自分では光っていませんでした。部屋の光を借りて見る液晶で、暗い所では見えにくくなります。それでも電池は長持ちしました。見えにくさと電池持ちの関係と、1998年のゲームボーイライトが分かります。
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「ぬって つくる」 太陽電池が あるって ほんとう？
2009年に日本で報告された太陽電池は、光を電気にかえる力がわずか3%台だった。それが2012年に約11%へ上がり、世界の研究に火がついた。なぜか。結晶の性質と塗って作る製法、国の導入目標と課題が分かります。
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外国で プラグが させないのは どうして？
電気が家に入り始めた頃は、電球のソケットから取っていた。そこから国ごとに別々の形が生まれ、1986年に世界共通の形が示されても、採用した国はごく少なかった。なぜそろわなかったのか、その道のりが分かる。
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マスクは あなが おおきいのに、どうして 小さい つぶを とめるの？
マスクのフィルターの穴は、PM2.5より大きいといわれる。それでも小さな粒が止まるのは、網目でこす「ふるい」ではなく、繊維にくっつける装置だから。小さいほど捕まりやすい理由と、いちばん通りやすい中くらいの粒、そして顔とのすき間までをたどる。
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ふうしゃの はねは、どうして 3まいなの？
遠くから見ると、大きな風車の羽根はたいてい3枚。偶数枚だと、上の羽根がたわむ瞬間に下の羽根が塔の陰に入るという話がある。効率・ゆれ・音・費用のつり合いから、3枚が選ばれた理由をたどる。
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電池が ないのに、どうして 光で 電気が できるの？
金属や木に光を当てても、エネルギーは熱になるだけ。なのに電池なしのソーラー電卓は光で動く。電子を押し出す「坂」の仕組みと、発見から実用化まで約115年の道のり、効率に限りがある理由をたどる。
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踏切の 警報機は、どうして でんしゃが 見えない うちから なるの？
踏切の警報が鳴っても、電車はまだ見えないことが多い。警報から列車の到達までは標準30秒とされ、線路そのものが列車の見張り番になっている。基準の数字、軌道回路のしくみ、速い電車にも遅い電車にも合わせる「賢い踏切」までを、資料で確かめる。
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シャンプーの あとに、どうして もう ひとつ ぬるの？
洗ったあとの髪がきしむのに、コンディショナーを流すとするりと指が通る。髪の表面はマイナス、コンディショナーの成分はプラスの電気を帯びて引き合う、と説明される。洗う成分となめらかにする成分の分業と、石けんのきしみに2023年の研究が投げた疑問、名前の使い分けをたどる。
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おんどけいは、どうして おんどが わかるの？
温度計は温度そのものを見ているわけではない。見ているのは液の背たけ、電気の通りにくさ、赤外線の量。ある電子体温計の説明書では、測り終える前の25秒で「予測」のブザーが鳴る。種類ごとの読みかえ方と、水銀体温計のゆくえをたどる。
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リモコンの 光は、どうして スマホの カメラに だけ 見えるの？
リモコンのボタンを押しても、目には何も見えない。ところがスマホのカメラ越しだと、ちかちか光って見えることがある。見えない光は何を伝えているのか。1秒に3万8千回の点滅の理由と、日光でチャンネルが勝手に回った昔のリモコンの話をたどる。
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でんちの 中には、でんきが 入って いるの？
使い切った乾電池の中で、減ったのは電気ではなく、反応のもとになる物質だった。金属にふれたカエルの足が動く実験から、ボルタの電堆、屋井先蔵の乾電池、アルカリ乾電池まで、電子の流れを取り出す工夫の道すじをたどる。
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方位磁針は どうして いつも 北を むくの？
方位磁針の針は、遠い北極の1点を見ているわけではないと説明されている。1600年のギルバートの球の磁石、地球の中の流れ、日本で6〜10度ずれる北、動き続ける北磁極をたどる。
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ゆれると じぶんで 電気を とめる はこ ── かんしんブレーカーって なに？
大きな地震では、揺れのあとに電気が戻ったときの火事が心配される。揺れを感じて電気を自動で止める感震ブレーカーの3つの種類と、なぜ「3分待つ」タイプがあるのかが分かります。
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はこを あけずに、体の なかを 見るには？
箱のふたを開けずに、中身を当てるには？ 1895年のX線の発見から、輪切りで見るCT、磁石と電波で柔らかい部分まで見るMRIへ。体を傷つけずに中を見る技術が、発想の転換で進んできた道すじをたどる。
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2しゅるいの 音で ぜんぶの 字を おくる モールスふごう
短い音と長い音、たった2種類でどうやって全部の文字を送るのか。よく使う文字ほど短くした工夫と、電鍵から紙テープまでの電信の仕組み、空港の無線標識に今も残る使い道をたどる。
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でんしレンジで あつく なる うつわと ならない うつわが あるのは どうして？
電子レンジで熱くなる器と、ならない器がある。素地は電波をほとんど吸わないのに、なぜ差が出るのか。しみこんだ水と、釉薬の上の金銀彩という手がかりをたどる。
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れいぞうこの ドアは、どうして ぴたっと しまるの？
冷蔵庫のドアの縁のゴムには、磁石の粉が混ぜてある。この磁石は「閉める」ためだけでなく、「中から押せば開く」ための工夫でもある。掛け金式の時代と1956年の法律をたどる。
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ダイヤルを まわすと、どうして べつの きょくに かわるの？
ダイヤルを回すと局が変わるのに、中で動くのは金属板の重なりだけ。コイルとバリコンの共振、AM帯を受けるのに必要な容量の約9倍、混信に悩んだ初期の無線の工夫をたどる。
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ラジオの 声は、どうやって とんで くるの？
ラジオの声は、空気を飛んでくるわけではない。声の形を電波に写しとる「変調」の、AMとFMのちがいと、FMが雑音に強い理由を、1906年からの歴史とともにたどる。
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ピカッと 光る かみなりは、上から？ 下から？
ピカッと光る稲光の一番明るい部分は、雲から落ちるのではなく地面から雲へ駆け上がっている。雲の中で電気が分かれる仕組みと、光と音の秒数から距離を知る方法をたどる。
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れんじの かべは きんぞくなのに、どうして ひばなが でないの？
電子レンジの中は金属の箱なのに、壁は火花を出さず、フォークやしわくちゃのアルミホイルでは火花が出る。カギは材質ではなく形。電波と先端、空気の関係をたどる。
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だれも 使って いない 夜にも、家の 電気は 使われて いるの？
使っていないときにも流れる待機電力は、2012年度の国の調査で1世帯あたり年228kWh、全体の5.1%と推計された。検針票の「使用量」「燃料費調整額」「再エネ賦課金」に当てはめて、自分の家の数字にする道すじをたどる。
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地下鉄は まっくらな トンネルで、どうして まよわないの？
真っ暗なトンネルで、地下鉄はどうやって前の電車との間を保つのか。レールの電流で居場所を知る仕組みから、運転台の速度表示、自動運転、丸ノ内線の無線式まで。
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山の 上の てっとうは、どうやって たてるの？
車も重機も入れない山の上に、送電鉄塔はどう建つのか。資材を運ぶ道、運ぶ手段で決まる部品の重さ、深く掘る基礎、鉄塔の中に立って一緒に伸びるクレーン、最後の人の手の作業までを、施工会社や電力会社の資料からたどる。
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砂が どうして 小さな ちっぷに なるの？
砂の主成分からチップができるまで。気体にして純度を上げ、1本の結晶を引き上げ、光で回路を描き、人のほこりまで警戒する道すじをたどる。
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ラジオは、どうして ぼうを のばしたり 向きを かえたり すると 聞こえかたが かわるの？
FMは棒を伸ばし、AMは本体を回す。同じラジオなのに操作が違うのはなぜか。電波の波長と振動の向きから、アンテナの長さと向きの理由をたどります。
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トンネルに 入ると、どうして ラジオの こえが きえるの？
山かげではAMが聞こえやすく、鉄筋の建物の中ではFMが聞こえやすい。トンネルの中では、外で受けた放送を送り直してラジオが途切れないようにしている。波長のちがいから、その順序をたどる。
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水が おちると、どうして 電気に なるの？ ── すいりょくの ひみつ
高いところから落ちる水が、どうやって電気になるのか。落差と流量で決まる出力、落差で形が変わる水車、発電機がモーターにもなる揚水発電、1891年から続く蹴上発電所までをたどる。
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ドアノブで ぱちっと いたいのは なぜ？ ── せいでんきの ひみつ
冬のドアノブでパチッと痛い静電気。痛みが続くのは百万分の1秒以内。歩くだけで電気がたまるしくみ、湿度で電圧が約23倍ちがう理由、暖房した部屋が乾く計算、靴底による感じ方の差、雷との共通点、そして「こすると電気が移る」しくみに残る謎までをたどる。
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ちいさい カードに どうして たくさん 入るの？ こわれたら データは どうなるの？
SDカードやUSBメモリの中のNAND型フラッシュメモリは、なぜ小さいのに大容量なのか。電子を閉じこめる部屋を小さくし、積み重ねる技術の歴史と、書きすぎ・壊れたときにデータがどうなるか、消えたデータを取り戻せるのかを調べたメモ。
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しんかんせんは どうして はやいの？ ── しゃりんと せんろの ひみつ
新幹線は最高時速300キロ、在来線の特急でも130キロ。1872年に選ばれたレールの幅、鉄の車輪が滑らず脱線もしない円錐形のひみつ、レールのすき間、新幹線専用の線路の規格、電気の送り方をたどったメモ。
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1円玉 2まい半の ちからで、たんさきは どう すすむの？
はやぶさの3基のイオンエンジンが出せた力は、1円玉2枚半ほど。その弱い力で、探査機はなぜ旅ができたのか。キセノンを電気で飛ばすしくみと、壊れたエンジンをつないだクロス運転、電子を出す中和器の弱点をたどる。
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あたためると、じしゃくの ちからは どうして きえるの？
炊飯器が、磁石の性質でごはんの炊き上がりを知る話から。ギルバートの火の実験、キュリーの1895年の論文、力が消える理由、ハードディスクの新技術、溶岩に残る地球の磁場までを、資料でたどる。
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でんきは どうやって おうちに とどくの？ スイッチを おすと すぐ つく ふしぎ
銅線の中の電子は1メートル進むのに約4時間かかるのに、スイッチを入れるとすぐ明かりがつく。ファラデーの発電、使う量と作る量を毎秒合わせる仕事、東50ヘルツ・西60ヘルツ、外国のコンセント、家の中の省エネ、AIの電気まで。
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すいしょうとは、なんなのか ── ありふれた石が せいみつぶひんに なるまで
水晶は地殻にある鉱物の中で2番目に多いといわれる、ごくありふれた石。それがなぜ、腕時計やスマートフォンの中で精密部品として働いているのか。1880年にキュリー兄弟が見つけた圧電効果、天然水晶の限界、第二次世界大戦で戦略物資となった水晶と各国の開発競争、そして戦後に確立された人工水晶を「育てる」水熱合成法までをたどる。
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モーターは、どうやって うまれたの？
1820年、デンマークの物理学者エルステッドは、授業の準備中に、電流を流した導線のそばで方位磁石の針が動くことに気づいた。その翌年、この発見を知ったファラデーは、水銀を満たした器に磁石と導線を浮かべ、電流を流すと導線がくるくると回り続ける装置を作った。世界初のモーターの原理だったが、この手柄をめぐって師匠デイヴィーとの関係がぎくしゃくしたとされる。実験室の装置が実際に役立つモーターになるまでには、1873年のウィーン万博でのもう1つの出来事も関わっていた。
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わたりどりは、どうやって みちを しるの？
飛行機でスイスへ運ばれたホシムクドリは、どこへ向かったのか。成鳥と若鳥はちがっていた。太陽・星・地磁気という方角の手がかり、磁気を感じる分子の謎、日本の空で見えてきた旅までを、研究論文の要旨と公的な資料でたどりました。
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ベイトリールの ブレーキは、コンピューターで うごくって ほんとう？
ベイトリールの糸の絡まり（バックラッシュ）を防ぐ「電子制御ブレーキ」は、本当にあるのか。日本のメーカーは、いつから、どんなリールに載せてきたのか。どんな仕組みで、どれくらい効くのか。メーカーの製品ページ、釣り雑誌、釣り人の記事で確かめました。
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雷は なんで 光ってから、音が おくれて くるの？
雷が光ってから、ゴロゴロという音が聞こえるまでには時間差がある。雲の中で何が起きて雷が発生するのか、放電路がなぜ太陽より熱くなるのか、光と音の速さの違い、そして雷までの距離を計算する方法まで。
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じしゃくは どうして くっつくの？
磁石にくっつく金属は、じつはごく一部。ふだんの鉄くぎは磁石ではなく、磁石が近づいた鉄をそのときだけ磁石に変えて引きよせています。地球が磁石である理由、1980年代のはじめに日米で別々に生まれたネオジム磁石、動物と磁気の研究まで。