教育支援のための三次元電磁界解析ツールを用いた動的電磁誘導現象の可視化

松永晃和; 古川達也; 福本尚生; 伊藤秀昭; 相知政司

文献

J-GLOBAL ID：201502281394679478 整理番号：15A0187545

教育支援のための三次元電磁界解析ツールを用いた動的電磁誘導現象の可視化

Development of a Remote Experiment System for Learning Induction Motors

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資料名：
巻： FIE-14 号： 25-44 ページ： 103-108 発行年： 2014年12月13日
JST資料番号： L4674A 資料種別：会議録 (C)
記事区分：原著論文発行国：日本 (JPN) 言語：日本語 (JA)

学習指導要領が改訂されて理数教育の充実が求められており,著者らは電磁気学の教育支援を検討している。本論文では,時間的・空間的変化を伴う不可視な現象である電磁誘導の学習が初学者にはイメージしにくいことを踏まえ,三次元電磁界解析ツールを用いた可視化を実現した。まず,磁石がコイルの中心を自由落下する様子を水平方向から見た2D軸対称での解析モデルによって,誘導起電力を解析することで自由落下する磁石はコイルに進入するときよりも脱出するときの方が大きくなることを確かめた。次に,前記モデルと同様の3Dでの解析モデルを用いて解析したところ,時間の経過に伴って磁石が減磁して2D軸対称の場合よりも低い負のピーク値となった。また,巻枠上にエナメル線を巻きつけ,枠内に透明のアクリルパイプを通した構造のコイルによって実験装置を作成し,オシロスコープのランストップ機能を用いて誘導起電力を測定した。その結果,2D軸対称での解析結果と類似するが,磁石に取り付けたスペーサがアクリルパイプと接触して自由落下運動を実現できないことがわかり,より正確な実験装置による解析結果との比較を課題とした。

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電磁場と統一ゲージ場 , 電磁気学一般 , 図形・画像処理一般

引用文献 (19件)：

文部科学省:「OECD生徒の学習到達度調査(PISA2006)のポイント」,〈http://www.mext.go.jp/aanenu/shotou/gakuryoku-chousa/sonota/07032813/08012901.pdf>
国立教育政策研究所:「国際数学・理科教育動向調査の2007年調査(TIMSS2007)国際比較結果の概要」, 〈http://www.nier.go.jp/timss/2007/gaiyou2007.pdf>
文部科学省(2014):「平成25年度文部科学白書:世界トップレベルの学力と規範意識等の育成を目指す初等中等教育の充実:文教・科学技術施策の動向と展開:科学技術系人材を育成するための理数教育の推進」, <http://www.nier.go.jp/timss/2007/gaiyou2007.pdf>
M. Ohchi, N. Aoki, T. Furukawa, and K. Furukawa: "Design and Implementation of Study Support System for Electric Circuit Using Virtual Oscilloscope", IEEJ Trans.FM, Vol.126, No.7, pp.570 - 576, (2006 - 07) (in Japanese) 相知政司,青木規至,古川達也,古川健司:「仮想オシロスコープを備えた電気回路学習支援システムの設計と実装」,電気学会論文誌A,Vol.126,No.7,pp.570-576(2006-7)
T. Furukawa, N. Aoki, M. Ohchi, and M. Nakao: "Development of Educational Support System for Learning Image Processing Enabling Client-Side Programming Aided by Java Servlet Technology", IEEJ Trans.FM, Vol.126, No.7, pp.577 - 583, (2006-07) (in Japanese) 古川達也,青木規至,相知政司,中尾正樹:「Java Servlet技術を援用した自作処理プログラム可能な画像処理学習支援システムの開発」,電気学会論文誌A,Vol.126,No.7,pp.577-583(2006-7)

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