皆様こんにちは。
今回は中学理科からのお話です。
中学理科と言ってもジャンルは多岐にわたります。
ジャンルによって暗記がメインだったり計算が多かったり…
理科に限らずお勉強には各教科それぞれ効率の良い学習方法があり、それを当ブログでは解説してますので今後ともどうぞよろしくお願い致します。
という宣伝は置いといて、さまざまなジャンルがある理科から今回は
「電磁誘導と電流の向き」について解説していきたいと思います。
こちら、質問をいただいたので作っております。
同様に質問、ご感想ご要望などいただけると励みになります。
よろしくお願い致します。
電磁誘導とは？
コイルに磁石を近づけて磁界を変化させるとコイルに電流が流れます。
この現象のことを電磁誘導といいます。
ここで流れる電流のことは誘導電流と呼びます。
この仕組みを利用して発電機は電力を生み出しています。
誘導電流の向き（問題）
電磁誘導についてわかったところで
ここから本題です。
実際の問題では電流（誘導電流）が
どの向きに流れるかというものがあります。
例えばこんな感じ。
これはそれぞれ覚えなきゃならないの？
覚えても解けるのですが、仕組みを
理解するとそれぞれの向きを導き出せるし、
応用問題になった時も対応できますよ。
ここではその仕組みと電流の向きを求めるための
考え方を解説していきます。
このブログを読み終える頃にはさっきの問題は
簡単に解けるようになっているはずですよ。
電磁誘導と電流の向き（知識）
まずは電流の向きを考えるときに必要となる
知識を解説します。
それがこちら。
では、一つずつ見ていきましょう。
磁石の磁界の向き
これは基本事項ですので多くの方が
ご存知だと思います。
初めて見る方も大丈夫。
この機会に覚えてしまいましょう。
右ねじの法則
二つ目は「右ねじの法則」です。
こちらも中学理科では定番の法則なので
お早めに覚えましょう。
電流の向きを親指に合わせることが
多いかもしれませんが、
磁界の向きが親指でも成り立つのです。
コイルは磁界の変化に逆らう磁界を発生させる
これが少しややこしいですが、
内容はそんなに難しくないので
がんばりましょう。
磁石と逆向きの磁界が発生する
って言うところがポイントです。
ちなみにこの法則は
レンツの法則
というものですが今のところ
覚える必要はありません。
電磁誘導と電流の向き（解き方）
さあこれで問題を解くための知識は
出揃いました。
では、先程の問題を実際に解いてみましょう。
N極を近づけると、コイルには
その逆の磁界が発生します。
ここで右ねじの法則を使います。
親指をコイルに発生した磁界の向きに合わせると
電流の向きも分かります。
N極じゃなくてS極を近づけたり、
逆に磁石を遠ざけた場合はどうなるの？
では、他のパターンも見ていきましょう。
今度はN極をコイルから遠ざけてみます。
ここが少々ややこしいところです。
N極はもともと↑図の右方向への磁界を持っています。
コイルもその影響を受けているのですが、
その状態から磁石を離すとコイルに
与える右方向への磁界が弱まります。
するとコイルは磁界の変化に逆らう磁界を
発生させるため、
右方向の弱まりに抵抗→右方向を強めようとする
よって右方向の磁界が発生
ということになります。
あとは右ねじの法則を使って電流の向きを
導き出せるはずです。
磁界が弱まった時は強めようとするのね。
分かりづらかったら、近づけた時と逆向きに
電流が流れるって暗記してしまっても
良いですよ。
S極の場合も仕組みは同じ？
仕組みは全く同じです。
N極とは磁界の向きが違う（知識①）ので
そこは気をつけましょう。
次はS極を遠ざける場合ですが、
遠ざける時は特に磁界の向きに
気をつけましょう。
近づけた時の逆ね！
まとめ
さて、いかがだったでしょうか？
電磁誘導と電流の流れる向きについて解き方でした。
3つの知識、
・磁石の磁界の向き
・右ねじの法則
・コイルは磁界の変化に逆らう磁界を発生させる
この知識を使って問題に合わせて考えていくというのがポイントです。
磁石を離す場合が少しややこしいのですが、「近づけた場合の逆」と覚えておけば大丈夫です。
最後にもう一度3つの知識をまとめます。
では、今回はこの辺で失礼します。
ご質問、ご感想などいただけると励みになります。
ご清覧ありがとうございました。
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