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中２理科「磁界と電磁誘導のまとめ」

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2019.06.30

「電流と磁界・電磁誘導」のまとめです。「電流から受ける力」は、U字型磁石を用いた実験の形でよく出題されます。左手の使い方を覚える必要があります。（フレミングの左手の法則）。「電磁誘導」もよく出題される内容で、磁石の出し入れと誘導電流の向きの関係をしっかりつかむことが大切です。それでは、中２理科の「電流と磁界・電磁誘導」のまとめをみていきましょう。

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磁界

磁界の向きはN極からS極。磁針のN極が指す向き。

  • 磁力…磁石と極と極の間にはたらく力。離れていてもはたらきます。同極どうしは反発しあい、異極どうしは、引き合う。
  • 磁界…磁石のまわりの磁力のはたらく範囲。
  • 磁界の向き…磁針のN極が指す向き。
  • 磁力線…磁界の向きをつらねた曲線。
  • 磁力線の向き…磁石のN極からS極に入る向き。

電流と磁界

直線電流のつくる磁界…電流を中心に同心円状の磁界ができる。

  • 磁界の向き…電流の向きに右ねじを進めるろきのねじをまわす向き。（右ねじの法則）

コイルの作る磁界

  • 内部…コイルの軸に平行な磁界。
  • 外部…棒磁石のまわりと同じ磁界。

磁界の向き…右手を電流の向きににぎると、親指の向きが磁界の向き。

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フレミングの左手の法則

中指＝電流、人差し指＝磁界、親指＝力。

  • 電流が磁界から受ける力…電流が磁界と垂直のとき力を受ける。
  • 力の向き…フレミングの左手の法則で判断。
  • モーター（電動機）…磁界中の電流が受ける力を利用した機械。
  • 整流子…半回転ごとに電流の向きを変える。
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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。
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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。

電流のあわせて確認

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磁界の練習問題

次の問いに答えよ。

  1. 磁極間や、磁極と鉄片などの間にはたらく力を何というか。
  2. 磁力がはたらいている空間を何というか。
  3. 磁界の向きは、磁針の「Ｎ極」「Ｓ極」どちらが指す向きか。
  4. 磁界の向きにそって書いた線を何というか。
  5. 磁力線の向きは、「Ｎ極からＳ極」「Ｓ極からＮ極」のどちらか。
  6. 磁力線の間隔が密なところほど、磁力はどうなるか。
  7. 電流を流した導線のまわりにできる磁界はどんな形か。
  8. 導線のまわりにできる磁界の向きは、電流の流れる方向に対して何回りか。
  9. 導線に流れる電流が強いほど、磁界の強さはどうなるか。
  10. 導線からの距離が遠くなるほど、磁界の強さはどうなるか。
  11. コイルに流れる電流が強いほど、磁界はどうなるか。
  12. コイルの巻き数が多いほど、磁界はどうなるか。
  13. コイルの中に鉄心を入れると、磁界はどうなるか。
  14. コイルの中に鉄心を入れたものを何というか。
  15. コイルに流れる電流の向きを逆にしたとき、磁界の向きはどうなるか。

磁界の解答

  1. 磁力
  2. 磁界
  3. Ｎ極
  4. 磁力線
  5. Ｎ極からＳ極
  6. 強くなる
  7. 同心円状
  8. 右回り
  9. 強くなる
  10. 弱くなる
  11. 強くなる
  12. 強くなる
  13. 非常に強くなる
  14. 電磁石
  15. 逆になる
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磁界の実践問題

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。

問1　磁界の向き

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。

問2　現象

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。

問3　器具

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

問4　検流計

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。

磁界の実践問題の解答

問1　上向き、時計回り
問2　電磁誘導
問3　マイク
問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。

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