D2エネルギー

電磁石の性質

コイル+鉄+電流で生まれる磁石、強くする方法を学ぶ。

学ぶべきこと

Lesson 01

電磁石とは何か

コイル鉄しん電流

磁石にはいつも磁力がある「永久磁石」と、電気の力で磁力が生まれる「電磁石」がある。電磁石は理科の重要なテーマである。

電磁石はどんな材料からなるか。

導線をぐるぐる巻きにした「コイル」と、その中に入れる「鉄しん(鉄の棒)」、そしてコイルに流す「電流」の3つからなる。

電磁石はいつ磁石として働くか。

コイル電流が流れている間だけ磁石として働く。電流を止めると磁力もなくなる。

まとめ

電磁石コイル鉄しん電流電流が流れている間だけ磁石になる。

電磁石とは何か
図 電磁石とは何か
Lesson 02

電磁石の極

N極S極電流の向き

電磁石にも、永久磁石と同じくN極S極がある。ただし、の位置は電気の向きで決まる。

電磁石N極S極はどう決まるか。

コイルに流す電流の向きで決まる。電流の向きを反対にすると、N極S極が入れ替わる。

永久磁石との大きな違いは何か。

永久磁石はが変わらないが、電磁石電流の向きを変えればを切り替えられる点である。

まとめ

電磁石電流の向きで決まる。向きを変えればN極S極を入れ替えられる。

電磁石の極
図 電磁石の極
Lesson 03

電磁石を強くする3つの方法

電流を強く巻数を多く鉄しんを太く

電磁石の強さは設計と使い方で変わる。強さを変える方法は実験で確かめられる3つにまとめられる。

電磁石の強さを変える3つの方法を述べよ。

①流す電流を強くする、②コイル巻数を多くする、③鉄しんを太くする、の3つである。

これらの方法を確かめるとき、注意することは何か。

一度に2つ以上の条件を変えないこと。条件を1つだけ変えて比べる「対照実験」の考え方を使う。

まとめ

電磁石を強くする3つの方法=「電流を強く巻数を多く鉄しんを太く」。

電磁石を強くする3つの方法
図 電磁石を強くする3つの方法

寄り道コラム

Lesson 01

電流の向きを変える実験

乾電池向き極の入れ替わり

実験で電流向きを変えるには、乾電池向きを反対にすればよい。

電池の向きを反対にすると、電磁石はどうなるか。

電流向きが逆になるため、電磁石N極S極が入れ替わる。方位磁針を近づけると針の向きが反転するので、が入れ替わったことが確かめられる。

まとめ

電池の向き反転 → 電流向き反転 → 電磁石が入れ替わる。

電流の向きを変える実験
図 電流の向きを変える実験
Lesson 02

永久磁石と電磁石の使い分け

永久磁石電磁石使い分け

どちらも磁石だが、それぞれ得意なところが違う。

永久磁石が向いている場面はどんなときか。

常に磁力が必要で、電源を使えない場面である。冷蔵庫のドアやメモを留めるマグネットなど。

電磁石が向いている場面はどんなときか。

必要なときだけ磁力を使いたい場面である。クレーンで鉄くずをつかんで離す装置や、モーター、スピーカーなど。

まとめ

永久磁石はいつも磁力電磁石はオン・オフできる磁力。使う場面で選び分ける。