中2理科「導線のまわりの磁界」ペン分解方式で解く!

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中学2年理科。今回から「電流と磁界」について学習します。電流が流れることで発生する磁界の特徴をマスターしていきましょう。

磁界とは?

小学生の時に学習した、磁石が鉄などの物質を引きつける力を「磁力」といいました。この磁力がはたらく空間を「磁界」といいます。磁界の向きは方位磁針で調べることができ、方位磁針のN極がさす向きが磁界の向きになります。

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磁力線

磁石と磁界

磁界の向きに沿ってかいた線を「磁力線」といいます。磁力線は磁石のN極から出てS極へ入ります。したがって、磁力線の矢印の向きもN極からS極に向かいます。磁力線の間隔がせまいところほど磁力が強く、間隔が広いところほど磁力が弱いことを表しています。

  • 磁界の向きは、方位磁針のN極がさす向き。
  • 磁界の向きは磁石のN極からS極。
  • 磁界の向きは磁力線の矢印の向き。

電流のまわりの磁界

磁石の磁界と同じように、電流が流れると、そのまわりに磁界ができます。磁界の強さを強くするには、導線やコイルに流れる電流を大きくする方法などがあります。まずは次の2つの磁界を理解しましょう。

導線のまわりの磁界

導線に電流を流すと、そのまわりに同心円状の磁界が発生します。導線に近いほど、磁力線の間隔がせまく、磁力が強くなります。流れる電流の向きを変えると、できる磁界の向きは反対になります。

電流と磁界

導線のまわりの磁界の向きがどちら向きかを調べるには、右ねじの法則や、右手でつかむ方法がありますが、ペンを使って磁界の向きを判定する方法をレクシャーします。次の手順で行ってください。

  1. ペン先を電流の流れる向きにあわせる。
  2. ペンの芯を交換するときと同じようにペンを回し分解する。
  3. 分解できる向きが電流のまわりの磁界の向きになります。

コイルのまわりの磁界

導線を何回も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、上の図のような磁界ができます。まるで、コイルが棒磁石になったかのような磁界ができます。

このコイルの磁界の向きを調べるには、右手でコイルを掴むことによって、磁界の向きがわかります。次の手順で磁界の向きを調べます。

  1. コイルが巻いてある部分に流れる電流の向きと、親指以外の4本の指を合わせます。
  2. 4本の指の付け根から指先に電流が流れるように向きを合わせコイルを握ります。
  3. 残りの親指を立てます。親指の向きが磁界の向きになります。
  4. あとは、棒磁石と同じような磁界ができることを覚えておきましょう。

コイルのまわりの磁界を強くする方法

コイルのまわりの磁界を強くする方法として次の3つを覚えておきましょう。

  • コイルに流れる電流を大きくする。
  • コイルの巻き数を増やす。
  • コイルの中に鉄心を入れる。

コイルの中に鉄心を入れたものを、特に「電磁石」といいます。電磁石は様々なものに使われ、私たちの生活に役立っています。

導線のまわりの磁界 練習問題

  1. 磁力がはたらく空間を何というか。
  2. 1を表す線を何というか。
  3. 2の線の間隔がせまいところほど、磁力はどうなるか。
  4. 1の向きはN極とS極のどちらからどちら向きか。
  5. 1の向きは方位磁針の何極のさす向きと同じになるか。
  6. 導線に電流を流すと、導線のまわりにどんな形の磁界ができるか。
  7. コイルに電流を流すと、コイルの周りに磁界ができるが、磁界を強くする方法を3つ答えよ。

解答

  1. 磁界
  2. 磁力線
  3. 強くなる
  4. N極からS極
  5. N極
  6. 同心円状
  7. コイルに流れる電流を大きくする。
    コイルの巻き数を増やす。
    コイルの中に鉄心を入れる。
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