中2理科「電流と磁界」磁石・導線・コイルの磁界

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中学2年理科。電流と磁界について学習します。

  • レベル★★☆☆
  • 重要度★★★★
  • ポイント:磁石・導線・コイルの磁界を覚える!

授業用まとめプリントは下記リンクからダウンロード!
授業用まとめプリント「電流と磁界」

電流と磁界

導線などに電流が流れると、電流のまわりに磁界ができます。磁界とは、磁石にはたらく磁力がはたらく空間です。電流のまわりには磁界ができるので、引き合ったりしりぞけ合ったりします。なので、送電線などで電流を送る場合、導線どうしを一定の距離以上放さないといけません。

今日は、この電流のまわりに磁界について学習します。その前に、まずは磁石に磁界から見ていきましょう。

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磁石の磁界

磁石には鉄などの金属を引きつける力があります。これを磁力といいます。磁石には下図のようにN極とS極があって、極付近で磁力が最も強くなっています。

方位磁針を使って、磁力がどのようにはたらいているか調べてみます。方位磁針のN極が指す向きを矢印でつないでいくと、下図のような磁力線が現れます。N極から矢印が出ていって、S極に戻ってくることがわかります。つまり、磁石のまわりにできる磁力がはたらく空間である磁界の向きは、N極からS極であるとわかります。

磁石のまわりの磁界

方位磁針のN極が指す向きを磁界の向きといいました。また、方位磁針のN極が指す向きをつないでできる線を磁力線といいました。つまり、方位磁針のN極が指す向き=磁力線の向き=磁界の向きとなり、その向きはN極からS極になるのです。

磁力線の間隔

上図で磁力線の間隔を見てください。極付近で磁力線の間隔が非常に狭くなっています。極付近は磁力が強かったですね。つまり、磁力線の間隔が狭いほど磁力が強いことを表しており、磁力線の間隔が広いほど、磁力が弱いことを表しています。

導線を流れる電流のまわりの磁界

導線に電流を流すと、導線を流れる電流のまわりに磁界ができます。導線を中心とした同心円状の磁界ができます。電流が流れている導線に近ければ近いほど磁力線の間隔が狭く、磁力が強くなります。また、電流の強さが大きくなればなるほど、できる磁界も強くなります。

ペンを分解する向きが磁界の向き

電流のまわりの磁界

導線に流れる電流のまわりの磁界は、ねじを締める向きにと同じになります。よく右ねじの向きといわれます。しかし、右ねじがわからない人も多いので、手元にあるペンやシャープペンで磁界の向きを調べる方法を伝授します。

導線に電流が流れていますが、電流が流れる向きにペン先をあわせてください。その状態でペンを分解してみてください。ペンのお尻側を固定して、ペン先側を回して分解します。分解できる向きが磁界の向きになります。上図の左側を参考にしてください。

コイルのまわりの磁界

導線をぐるぐる巻いたものをコイルといいます。このコイルに電流を流すと、磁石のような磁界ができます磁石となじはたらきができるので、さまざまな電気器具の中にコイルが入っています。

下図の右側がコイルのまわりにできる磁界を表しています。コイルの一方から磁力線が伸び、もう一方に戻っていっています。つまり、一方がN極となり、他方はS極になっているのです。磁石と同じ磁界ができています。

コイルは右手でつかむ

電流のまわりの磁界

コイルでは、磁界の向きを問う問題が多く出題されます。どこでどの向きになっているのかおおよその形を覚えましょう。そして、コイルを右手でつかめば、磁界の向きを調べられることも覚えておきましょう。

コイルのつかみ方は、上図のように、コイルを流れる電流の向きに親指以外の4本の指を合わせます。4本の指の付け根から指先に電流が流れるようにコイルをつかみます。このとき親指の方向が、コイルを貫く磁界の向きを表します。あとは磁石の磁界と同じになります。

コイルの磁界の強さ

コイルの磁界を強くする方法は、次の3つがあります。

  • 電流を大きくする。
  • コイルの巻き数をふやす。
  • コイルに鉄心を入れる。

コイルに鉄心を入れると、電磁石になります。

電流と磁界 動画で確認

もっと詳しい解説や問題は…

FukuuExam

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