【中2理科】磁界の仕組みをわかりやすく解説！重要ポイント＆テスト対策問題付き

中学2年理科。「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。

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。

磁界のポイント❶磁界の向きは、方位磁針のN極がさす向き。
❷磁界の向きは磁石のN極からS極。
❸磁界の向きは磁力線の矢印の向き。

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。

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。

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。

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。

電流がつくる磁界について問題演習を行います。導線に電流が流れている場合、コイルに電流が流れている場合の磁界を確認します。

下の図1のように、電源装置と電熱線、スイッチ、コイル、電流計、電圧計を接続した装置をつくった。この装置に電圧をかけると、電圧計が6.0V、電流計が0.5Aを示した。コイルの抵抗は無視できるのもとして、次の各問いに答えなさい。

（1）この装置に接続されている電熱線の抵抗は何Ωか。

（2）コイルのまわりに置いた方位磁針A～Cは最初北の方角を示していた。このあと電流がコイルに流れると、方位磁針A～Cは、それぞれ、図2のア～エのどれになるか。記号で答えなさい。

（3）この実験のあと、電熱線を取り外し、実験で使った電熱線と同じ電熱線を並列に2つ接続して、同じ大きさの電圧をかけた。このときの方位磁針の振れ方は、最初のときと比べてどうなるか。

【解答・解説】電流と磁界

（1）12Ω

抵抗は電圧V÷電流Aで求めることができます。
電熱線には6.0Vの電圧がかかっており、0.5Aの電流が流れているので、
6.0V÷0.5A＝12Ω
となります。

（2）磁針A：イ　磁針B：ア　磁針C：イ

コイルに電流が流れると、まわりには磁石と同じような磁界が発生します。図の状態で電流が流れると、コイルの南側がN極となるように磁界ができます。したがって、方位磁針AとCは北、中心にある方位磁針Bは南を指します。

（3）大きくなる

コイルに流れる電流が大きくなると、方位磁針の振れ方が大きくなります。コイルに流れる電流を大きくするには、回路の抵抗を小さくすればいいです。並列に抵抗を接続すれば、全体の抵抗が小さくなり、回路に大きな電流が流れるようになります。