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中2理科「電磁誘導の定期テストでよく出る対策問題・ポイント」

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中2理科「電磁誘導の定期テストでよく出る問題」です。

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電磁誘導の定期テスト過去問分析問題

【問1】図のように、コイルに棒磁石のN極を入れると、検流計の針が左側に振れた。これについて、次の問いに答えなさい。
電磁誘導問題

(1) 図のように、磁石を動かしたときにコイルに電圧が生じる現象を何というか答えなさい。

(2) (1)のときに流れる電流を何というか。

(3) 図の器具を用いて、流れる電流をより大きくするには棒磁石をどのように動かせばよいか。簡単に書きなさい。

(4)コイルに棒磁石のS極を入れると、検流計の針が振れる向きは、左側、右側のどちらになるか答えなさい。

(5)(1)の現象を利用して、連続的に電圧を発生させ、電流をとり出せるようにした装置を何というか答えなさい。

【問2】磁界の変化によって流れる電流について調べる実験を行いました。以下は、その実験と手順の結果の一部です。

<手順>

  1. 棒磁石、コイル、検流計、導線を準備した。
  2. 検流計に接続したコイルを固定して、コイルの上方にS極を下向きにした棒磁石を配置した。
  3. コイルを固定したまま、棒磁石のS極をすばやくコイルに近づけた。

<結果>
手順3で、検流計の針が+端子側に振れたことから、コイルに電流が流れたことがわかりました。

(1)棒磁石によるコイルの内部の磁界の向きや、導線に流れた電流による磁界の向きについて、まとめた内容です。次の文章の(   )のうち、適当なものを選べ。

手順2のとき、コイルの内部には棒磁石には、( 上向き / 下向き )の磁界ができています。また、手順3で棒磁石のS極をコイルに近づけてコイルに電流が流れたとき、コイルをつくる導線に流れる電流によってできる磁界の向きは、電流の流れる電流に向きに向かって、( 時計回り / 反時計回り )の同心円状である。

(2)手順3で、棒磁石のS極をコイルに近づけたときにおこった、コイルに電圧が生じて、コイルに電流が流れる現象を何というか。

(3)手順3で起こった現象を利用している器具として適切なものを次の1~4から1つ選べ。

  1. スピーカー
  2. 豆電球
  3. マイク
  4. 電熱線

(4)実験のあと、コイルを固定したまま、棒磁石の動きをいろいろと変えて、そのつど検流計の針の振れ方を調べました。このとき、検流計の針が実験と同じ+端子に振れたのは、実験以外に棒磁石をどのように動かした場合か。そのうち1つを簡潔に答えよ。

【問3】次の問いに答えよ。
(1)電流が流れでる電流のように、一定の向きに流れる電流を何というか。
(2)コンセントから取り出される電流のように向きと大きさが周期的に変化している電流を何というか。
(3)交流で、1秒間に怒る電流の向きの変化の回数を何というか。
(4)周波数の単位をカタカナで答えよ。
(5)発光ダイオードの光り方で、光が連続しているのは、直流と交流のどちらか。
(6)コイルの中の磁界を変化させて、コイルの両端に電圧が生じる現象を何というか。
(7)電磁誘導によって流れる電流を何というか。
(8)磁界の変化が速いほど、誘導電流はどうなるか。
(9)磁石の強さが強いほど、誘導電流はどうなるか。
(10)コイルの巻き数が多いほど、誘導電流はどうなるか。

電磁誘導の定期テスト過去問分析問題解答

【問1】
(1) 電磁誘導

コイルの中の磁界を変化させるとコイルに 電圧が生じ、電流が流れる。この現象を電磁誘導といい、このときに流れる電流を誘導電流という。

(2) 誘導電流

(3) 棒磁石を速く動かす。

コイルに入れる棒磁石の速さを速くすると、磁界の変化が大きくなり、誘導電流が大きくなる。

(4) 右側

棒磁石の極を逆にしたり、棒磁石を動かす向きを逆にすると、誘導電流の向きも逆になる。

(5) 発電機

【問2】
(1)上向き、時計回り
(2)電磁誘導
(3)マイク
(4)N極を上にした棒磁石を、コイルの下方からコイルに近づける。

【問3】
(1)直流
(2)交流
(3)周波数
(4)ヘルツ
(5)直流
(6)電磁誘導
(7)誘導電力
(8)強くなる
(9)強くなる
(10強くなる

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【ポイント】誘導電流

誘導電流の向きは、磁石の動きを妨げる向き。

  • 電磁誘導…コイルに磁石を出し入れして、コイル内の磁界が変化するとコイルに電圧が生じる(誘導電流)現象。
誘導電流の向き
外から加えた磁界の変化を妨げる向き。

  • 磁石を近づける時…反対向きの磁界をつくる向き。
  • 磁石を遠ざける時…同じ向きの磁界をつくる向き。

誘導電流の特徴

  • 誘導電流は、磁石が動いてる間しか流れない.
  • 誘導電流の強さは、磁石の動きが速いほど強い。コイルの巻き数が多いほど強い。
発電機
モーターは磁界から受ける力。発電機は電磁誘導の利用。

  • 発電機…電磁誘導の現象を利用して、電流を連続して取り出せるようにした機械。
  • 発電機の仕組み…コイルの間で磁石を回転させると、電磁誘導によって、コイルに電気が発生。発電機で起こさせる電流は交流。電流の向きと大きさが時間によって変化する。

レンツの法則

電磁誘導の向きについて、1834年にレンツが発見します。レンツの法則は、このロシアの物理学者、ハインリヒ・レンツが発見した法則なので「レンツの法則」とついています。

「誘導電流は、コイルの中の磁界の変化をさまたげるような向きに流れる」という法則です。この法則は、磁石とコイルについては、「電磁電流は、その誘導電流のつくる磁界が、磁石の動きをさまたげる向きに流れる。」ということもできます。

レンツの法則の例
磁石のN極をコイルに近づけると、コイルには矢印の向きの電流が流れます。この電流がつくる磁界の向きは磁石のつくる磁界の向きとは反対なのでこれを打ち消します。誘導電流は、それがつくる磁界によって、コイルを通る磁界の変化をさまたげるように流れます。

つまり、コイルの上側は、磁石ならN極になるような磁界ができ、磁石の近づくのをさまたげています。

  • (N極を近づける。)N極が近づく動きをさまたげるように、コイルの上端がN極になり、しりぞけ合うように誘導電流が流れる。
  • (N極を遠ざける。)N極が遠ざかる動きをさまたげるように、コイルの上端がS極になり、引きつけるように誘導電流が流れる。
  • (S極を近づける。)S極が近づく動きをさまたげるように、コイルの上端がS極になり、しりぞけ合うように誘導電流が流れる。
  • (S極を遠ざける。)S極が遠ざかる動きをさまたげるように、コイルの上端がN極になり、引きつけるように誘導電流が流れる。

ファラデー
電磁誘導を発見したのは、イギリスの科学者、物理学者であるファラデーです。電磁気学の父といわれています。1831年に電磁誘導の現象を発見し、また、電気分解について、ファラデーの法則を発見するなど、多くの業績を残しました。

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