seegongsik
中学2年生 (13-14歳)

中2 電磁誘導 わかりやすく

Electromagnetic Induction

電池のないコイルに検流計だけをつなぎ、磁石をおし入れると針がふれます。コイルを通る磁界が変化するとコイルに電流が生じ、これを電磁誘導といいます。 磁石を止めると針は0にもどり、磁石を引きぬくときはおし入れたときと反対にふれます。速く動かすほど、コイルの巻数が多いほど電流は大きくなります。 上の図で速さを＋にすると磁石が近づき、−にすると遠ざかりますが、そのたびにコイルのはしにできる極が、磁石の動きをさまたげる向きに変わります。 下の発電機の図は、同じしくみでコイルを回し、向きがたえず変わる交流をつくるようすです。

動く磁石がつくる電流

🧲 ファラデーが見たこと
①磁石をコイルにおし入れている間、検流計の針が一方にふれる
②磁石をコイルの中に入れたまま止めると、針は0にもどる
③磁石を引きぬくときは、針が反対にふれる
④磁石のかわりにコイルを動かしても、同じように電流が生じる

コイルと磁石の実験

30%
入れる 5
💡 誘導電流が大きくなる条件
①コイルを通る磁界が変化しているときだけ電流が流れる
②磁石を速く動かすほど誘導電流は大きい
③強い磁石を使うほど誘導電流は大きい
④コイルの巻数が多いほど誘導電流は大きい

発電機のしくみ

90°
電磁誘導
コイルを通る磁界（磁力線の数）が変化 → 誘導起電力 → 誘導電流
磁界の変化が速いほど誘導起電力は大きい。変化がなければ、どんなに強い磁石があっても電流は流れない
💡 発電機が交流をつくるわけ
①コイルが磁界の中で回ると、コイルを通る磁力線の数がふえたりへったりをくり返す
②そのため誘導起電力はサインカーブのように変わり、半回転ごとに向きが入れかわる。これが交流である
③コイルの面が磁界と平行になるとき（90°、270°）変化がいちばん速く、起電力も最大になる
④家庭の電気は、東日本では1秒間に50回、西日本では60回向きが変わる交流である

レンツの法則

レンツの法則
誘導電流は、コイルを通る磁界の変化をさまたげる向きに流れる
N極が近づくとコイルの近い方のはしがN極になって退け、N極が遠ざかるとS極になって引きもどす

まとめ

電磁誘導のまとめ
磁界の変化 → 誘導起電力 → 誘導電流
電流の大きさは変化の速さで、向きは変化をさまたげる側で決まる
🎯 テストでよく問われること
①磁石やコイルが動いて磁界が変化しているときだけ誘導電流が流れる
②速く、強い磁石で、巻数の多いコイルほど誘導電流は大きい
③入れるときとぬくときで電流の向きは反対になる
④レンツの法則：誘導電流は磁界の変化をさまたげる
⑤発電機は運動エネルギーを電気エネルギーに、モーターは電気エネルギーを運動エネルギーに変える

例題と単元テスト

例題 1
磁石をコイルの中に入れたまま動かさないと、誘導電流は流れるか。また、誘導電流を大きくするには磁石をどう動かせばよいか。
1
誘導電流は、コイルを通る磁力線の数が変化しているときだけ流れる。
2
磁石が止まっていれば磁力線の数は変わらないので電流は流れない。磁石を速く出し入れするほど変化が速くなり、誘導電流は大きくなる。
▸ 止まっていれば流れない。磁石を速く動かすほど大きくなる
上の図で速さを0にすると、磁石がコイルのすぐ前にあっても針は0を指す。
例題 2
発電機でコイルが磁界の中を回ると、どんな電流がつくられるか。また、その理由を答えなさい。
1
コイルが回ると、コイルを通る磁力線の数がふえたりへったりして変化し続けるので、誘導電流が生じる。
2
磁力線の数がふえるときとへるときで電流の向きが反対になるので、半回転ごとに向きが変わる交流になる。
▸ 交流。回るコイルを通る磁力線の数がふえたりへったりするから
下の図で角度を0°から360°まで回すと、起電力の曲線が上と下に1回ずつ行き来するのがわかる。
単元テスト類題
電磁誘導についての説明として正しいものは？
①磁石がコイルの中で静止していても誘導電流が流れる
②コイルを通る磁力線の数が変わると誘導電流が流れる
③磁石をゆっくり動かすほど誘導電流が大きくなる
④発電機は電気エネルギーを磁石に変える装置だ
⑤誘導電流は磁場の変化を助ける向きに流れる
▸ ② コイルを通る磁力線の数が変わると誘導電流が流れる
1
電磁誘導はコイルを通る磁力線の数が変わるとき誘導電流が流れる現象である。
2
磁石が止まると電流はなく（①）、速く動かすほど電流は大きく（③）、発電機は運動を電気に変え（④）、誘導電流は磁場の変化を妨げる向きに流れる（⑤、レンツの法則）。
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最終更新

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