基礎から応用までの完全解説右ねじの法則[電流と磁界の関係]

中学2年生

苦手な人、諦める人が非常に多い電気の範囲です。電気回路については以前まとめました

今度は電気と磁界の関係からです。右ねじの法則を基礎から行っていきます。この範囲は基礎が全てなのでじっくり考えていきましょう。次回の「電磁誘導ツンデレの法則」につなげていくためにここは100%理解していてほしいです

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磁界と電流の関係

磁界って?

みなさんが知っている一番身近な「磁」というのは磁石ではないでしょうか。小さいときに磁石で金属をくっつけたり公園の砂場の砂鉄を集めたりして遊びませんでしたか?磁石は「磁」のパワーを出す種のことです。磁石というのは磁石に近づけば近づくほど強く引き寄せたりする力は大きくなるのが特徴です。

「磁」のパワーの領域のことを磁界といいます。磁石も「磁」のパワーを出すことができるので磁界は存在します。磁石の磁界は教科書によく書いてあるこの図です。

緑で書いているのが磁界の形です。これは絵で書いたからこうなるわけでこのような線がでるわけではありません。磁石の特徴通り内側に行くほど強いパワーが出せます。

磁界にも流れがあり矢印で書いたのが流れです。この流れは方位磁石でつかむことができます。方位磁石の北を指す赤色の針が向いている方向が磁界の向きです

中学校の段階では磁力、磁界、磁石・・・・「磁」という言葉は沢山出てきますが磁石から出るパワーだと考えてください。

方位磁石は磁界の流れをつかむことができます。地球全体にも磁力はあるので、これを利用して地球の磁界の流れを掴み北を指すのです。遭難したときに磁力のある岩の上で方位磁石を使って北がわからないことがあるので注意してくださいね

電流と磁界の関係(右ねじの法則)

不思議なことに電流が流れると磁界が発生します。逆もまたあり、磁界の動きに変化があると電流が流れます。これは電流の粒の電子と磁力が影響し合うことからできる現象です。

こまかな話は中学生には難しいので「右ねじの法則」で簡単に覚えましょう

電流が流れている方向に親指を向けてその他の指が向いている方向が円状に磁界と表現できます。

さまざまな電流の流れと右ねじの法則

円のとき

では、そもそも電流が流れるのが円状ならどうなるか

汚い絵でわかりにくいかもしれませんがオレンジが電流赤が全体の磁界という形になります。

ん??磁界は円状に広がるはずなのになんで赤の磁界はまっすぐなの?

と混乱しないように一つずつ説明します。これも右ねじの法則です。

  1. まず電流は輪の形で流れています
  2. 電流が輪になろうが右ねじの法則は変わらない
  3. 緑の点を中心に考えて右ねじの法則を適応していく
  4. これだけじゃわかりにくいのでもっとみどりの点を増やしてみる
  5. 青色の磁界全体の流れを汲むと・・・・まっすぐの直線となります。

このように右ねじの法則は電流がどのような流れになろうと全くぶれないのです。

わからなくなれば緑の点でおいたように細かく右ねじの法則を適応していきましょう

コイルのとき

円が重なり合ったコイルです。円を完璧に理解できていたら必ずわかります。では次の場合どのように磁界が働くでしょうか(答えは少し下をスクロール)

 

 

 

 

 

 

 

 

答えは緑の矢印の方向です

青の右手は奥の線を指しています)

さっきと同じように細かく見ていけば問題ありません。手前の線では電流は下向きに流れているので紫の磁界、奥の線では電流は上向きで流れているので青の磁界。細かい磁界をあわせた答えである全体の磁界は緑の磁界となります。

右ねじの法則ひとつだけでここまでの応用が効くのです。他のこと覚えなくていい!!

 

円はわかったけど、どうしてもコイルがわからないという人へ

これも磁界中心の右ねじの法則といいますが紹介します。

今まで電流が流れる向きに親指を合わせていましたが、今回は電流が流れる向きにその他の指をあわせます。やり方にコツがあります

  1. 左手の人差し指で電流が流れる方向になぞって指をくるくると回して見てください
  2. 左手の動きと同じ動きになるように右手の親指以外をあわせてください
  3. 親指が向いている方向が磁界の向きです

覚えてしまえばこちらのほうが簡単かもしれませんが私はオススメしません。いろいろな意味で右ねじの法則を判断してしまうとどっち時にどっちの法則を使うかわからなくなってしまうからです。

右ねじの法則はよく受験にでるのでやってほしいこと

受験はまわりの人も環境も厳粛な空気の中行われます。緊張でいつもどおりの実力が出せないことがよくありますがその理由のひとつとしていつも通りに解けないことが問題を焦ってしまう原因となります。普段から右ねじの法則は右手をつかって考えていたのにテストでは周りの空気を読んで普段はしない頭のなかで右ねじの法則を考えてしますといったようなことです。

試験中、空気を読まずに遠慮なく右手を使ってしっかりと右ねじの法則をしましょう

恥ずかしいと思ったら負けです

 

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