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中学2年生 (13-14歳)

中2 磁場 わかりやすく

Magnetic Field

棒磁石のまわりのあちこちに方位磁針を置くと、置いた場所ごとに針がちがう向きを指します。磁石の力がおよぶこの空間が磁界です。 磁界の向きは方位磁針のN極が指す向きで、その向きをつないでかいた磁力線は、磁石の外側でN極から出てS極に入ります。 上の図で方位磁針を磁石のまわりに動かすと、針が磁力線に沿って向きを変えていくようすが見られます。 磁石がなくても導線に電流が流れるとまわりに同心円状の磁界ができ、コイルに電流を流すと棒磁石と同じような電磁石になります。

磁石のまわりの見えない空間

🧲 方位磁針で磁界をさがす
①磁石のまわりに方位磁針を置くと、針が決まった向きにふれる
②磁石の力がはたらくこの空間を磁界という
③磁界の向きは、その場所に置いた方位磁針のN極が指す向きである
④磁石の上に紙をのせて鉄粉をまくと、磁力線のようすを直接見ることができる

棒磁石と方位磁針

45°
💡 図で見るところ
①方位磁針の赤い針（N極）は、その場所の磁力線の向きにそろう
②N極の近くでは、針はN極から遠ざかる向きを指す
③S極の近くでは、針はS極の方を向く
④磁石のまん中の横では、針は磁石と平行になってS極側を指す

電流がつくる磁界

3A
右ねじの法則（右手）
親指 → 電流の向き、にぎった4本の指 → 磁界の向き
まっすぐな導線に電流が流れると、導線を中心とした同心円状の磁界ができ、電流が大きいほど磁界も強い

電磁石：電流でつくる磁石

電磁石の強さ
コイルの巻数 ↑ または電流 ↑ → 磁界 ↑
コイルに電流を流すと、棒磁石のように両はしにN極とS極ができる。コイルの中に鉄心を入れるとずっと強くなる
💡 電磁石と永久磁石のちがい
①電磁石は電流を切ると磁石の性質がほとんどなくなるので、オン・オフできる
②電流の向きを逆にすると、電磁石のN極とS極が入れかわる
③永久磁石は電流がなくても、いつも磁石の性質をもつ
④電磁石の利用：スピーカー、モーター、鉄くずを運ぶクレーン、リニアモーターカー

まとめ

磁界のまとめ
磁力線は磁石の外側でN → S、電流による磁界は右ねじの法則
磁力線が密な所ほど磁界は強い
🎯 テストでよく問われること
①磁力線はN極から出てS極に入り、とちゅうで交わったり枝分かれしたりしない
②方位磁針のN極が指す向きが磁界の向きである
③右ねじの法則：親指が電流、にぎった指が磁界の向き
④電磁石は巻数が多いほど、電流が大きいほど強い
⑤地球も大きな磁石で、北極付近に磁石のS極があるので方位磁針のN極は北を指す

例題と単元テスト

例題 1
下の図のように、まっすぐな導線に画面から出てくる向きに電流が流れるとき、導線のまわりの磁界の向きを右手でどう調べればよいか。
1
右手の親指を電流の向き、つまり画面から自分の方へ向ける。
2
導線をにぎった4本の指が回る向きが磁界の向きなので、画面で見ると反時計回りの同心円になる。
▸ 導線を中心に反時計回りに回る同心円状の磁界
電流が画面の中へ入る向き（⊗）に流れると、磁界は時計回りになる。
例題 2
電磁石をより強くするにはどうすればよいか。また、電磁石が永久磁石といちばんちがう点は何か。
1
コイルの巻数をふやすか電流を大きくすると、電磁石の磁界は強くなる。鉄心を入れても強くなる。
2
電磁石は電流を切ると磁石の性質がほとんどなくなるが、永久磁石はいつも磁石の性質をもつ。
▸ 巻数か電流をふやすと強くなり、電流でオン・オフできる点がちがう
そのため鉄くず処理場のクレーンは、電磁石で鉄くずを持ち上げて運び、電流を切って下ろす。
単元テスト
磁場についての説明として正しいものは？
①磁力線はS極から出てN極に入る
②磁力線は互いに交わる
③方位磁針のN極はその点の磁場の向きを指す
④電磁石は電流を切っても磁性が残る
⑤直線電流まわりの磁場は導線と平行な直線になる
▸ ③ 方位磁針のN極はその点の磁場の向きを指す
1
磁力線はN極から出てS極に入り（①誤）、互いに交わらない（②誤）。
2
電磁石は電流を切ると磁性が消え（④誤）、直線電流の磁場は導線を中心とした同心円になる（⑤誤）。方位磁針のN極はその点の磁場の向きを指す（③正）。
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