■磁石は身近にあり多くの電子機器にも利用されています。棒磁石、方位磁石、モーターやスピーカー、スマートフォンのバイブ機能など、そこから発生している磁気も存在しています。ところが、磁気は直接見たり、触れたりすることができません。学校教材用棒磁石などは、S極が青でN極が赤に塗り分けられています。しかし、極性が判らない棒磁石のS極やN極を知るためには、どうしたらいいのでしょうか。簡単な方法は、極性が判っている棒磁石を利用することです。同極同士は退け合い（反発）し、異極同士は引き合う（吸引）現象から判断することができます。それでも、磁気の大きさまではわかりません。

■そこで登場するのが磁気センサーです。磁石や電流が発生する磁気の大きさ、向きを検知するセンサーのことであり、ホール素子や磁気抵抗素子など多くの種類があります。ホール素子は、電流と磁界の相互作用によって起電力を生み出し、磁束密度の極が反転すると出力電圧の符号も逆になります。一方、磁気抵抗素子は、磁界の存在によって抵抗素子の抵抗値が変化し、極が反転しても出力電圧の符号は変化しません。また、ホ－ル効果は、1879年Hallによって発見され、電流を流した物体に磁場をかけると電場が生じる現象です。

■それでは、磁石のS極やN極、磁束密度を測定するために、ガウスメーターやテスラメーターと呼ばれている「磁束密度計」を製作し、さらにテスターを活用したいと思います。磁気を検出するセンサーには、リニア出力のホール効果センサーICである「A1324LUA-T」を使用します。0G（ガウス）の出力電圧2.5Vを基準として、5mV/Gでリニアに磁束密度を測定することができます。回路図にあるように、ホール効果センサーICの1番ピン（VDD）に電源のプラス（5V）を、2番ピン（GND）にマイナスを加えると、3番ピン（VOUT）に磁束密度に比例した電圧を出力します。磁気が無い（0G）ときには、2.5Vとなります。直流電圧5Vの電源ですが、定番の三端子レギュレーター（78L05）やUSBからも5Vが供給されていますので利用することが可能です。

■測定方法ですが、電源をONすると静止出力電圧である約2.5V（2.435～2.575V）を表示します。棒型磁石などを、センサー正面から近づけ測定します。たとえば、S極を近づけると3.8Vと基準電圧2.5Vよりも大きくなります。N極を近づけると1.4Vと小さくなります。5mVが1Gですので、0.2Gが1mVとなります。基準電圧との差は3.8[V] - 2.5[V] = 1300[mV]、1300[mV]×0.2[G/mV] = 260[G]です。同様に、1.4[V] - 2.5[V] = -1100[mV]、1100[mV]×0.2[G/mV] = -220[G]です。また、「5-3 テスターとオームの法則」でも触れますが、テスラコイルで有名なクロアチア出身のニコラ・テスラの名前も、磁束密度の単位「テスラ[T]」に使われています。G（ガウス）とT（テスラ）の関係は、1[G] = 0.1[mT]となります。

【参考文献】

内田 裕之、小暮 裕明 共著『みんなのテスターマスターブック』オーム社、215年11月20日（第1版第2刷）

三和電気計器『CX506a MULTITESTER 取扱説明書』（13-1405 2040 2040）

三和電気計器『PC710 DIGITAL MULTIMETER 取扱説明書』（04-1405 5008 6010）

三和電気計器『DCL31DR デジタルクランプメータ取扱説明書』（01-1507 2040 6011）

MonotaRO「アーテック(学校教材・教育玩具)棒フェライト磁石」（2019年2月11日アクセス）

『テスターの基礎講座』の目次