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中2理科

磁界とは ~磁界の向き、磁界の強さ、磁力線~

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この記事は、 「磁界の向きや強さがわからない」という人に向けて解説 します。
磁界とは何でしょうか?また、その向きや強さはどうやって調べることができるのでしょう?
これらは定期テストや入試にもよく出題されるテーマなので、問題を解きながら、わかりやすく解説していきます。

1. ポイント

磁石 は、鉄などを引きつける 磁力 という力をもっています。
磁力がはたらいている空間は 磁界 とよばれます。
磁界において、方位磁針のN極が指す向きを、その点での 磁界の向き といいます。

磁石のN極からS極へと磁力が働くようすは、 磁力線 によって表すことができます。
この磁力線の間隔が狭いところほど、磁界が強くなるのです。

このように、磁界については新しい用語がいくつも登場しています。
きちんと仕組みを理解した上で、用語を整理していきましょう。

2. 磁界とは

鉄でできたクリップを磁石に近づけると、クリップがひきつけられます。
これは、磁石がもつ 磁力 という力の影響です。
みなさんも、生活の中で磁石を使うことが多いのではないでしょうか?

磁力は、磁石のまわりの空間にはたらいています。
この空間のことを、 磁界 といいます。
磁石のまわりには磁界があるといえますね。

ココが大事!

磁界とは、磁力がはたらいている空間

映像授業による解説

動画はこちら

3. 磁界の向き

磁石のまわりには磁界があります。
磁力は N極からS極へ とはたらいています。

磁石のまわりにいくつかの方位磁針を置くと、それぞれ決まった方向にN極を向けます。
それぞれの地点での方位磁針がN極を指す向きを、その点での磁界の向きというのです。

テスト記事 中2 理科4 磁界の向き

ココが大事!

磁界の向きとは、各地点で方位磁針のN極が指す向き

4. 磁界の強さ

磁石のまわりにいくつかの方位磁針を置くと、それぞれ決まった方向にN極を向けます。
方位磁針の向きには、どのようなルールがあるのでしょうか?

それぞれの方位磁針のN極の指す向きへ矢印を描き、それらをつなぐと、以下のようになります。

テスト記事 中2 理科4 磁界の強さ・磁力線

このように、磁力のはたらきを表し、磁石のN極からS極へと結ばれる曲線を、 磁力線 といいます。
磁力線は、円をえがくように、N極とS極を結んでいるイメージですね。

ちなみに、磁力線の間隔が狭いほど、磁界が強く、磁力も強くなります。
一方、磁力線の間隔が広いほど、磁界が弱く、磁力も弱くなるのです。

ココが大事!

磁力線の間隔が狭いほど磁界と磁力が強くなる

映像授業による解説

動画はこちら

5. 磁界と電流

電流が流れると、そのまわりには磁界が発生します。
ここでは、2つのタイプの磁界についておさえましょう。

①導線のまわりにできる磁界

テスト記事 中2 理科4 右ねじの法則1

図のように導線に電流を流すと、導線を中心とした同心円状の磁力線で表される磁界が発生します。
導線に近いほど磁界は強く、導線から遠いほど磁界は弱くなります。

テスト記事 中2 理科4 右ねじの法則1+右手

このときの磁界の向きは、右手を使って調べることができます。
写真のように、 電流の向き を親指で表すと、残りの4本の指の向きが 磁界の向き になるのです。
写真の場合は、磁力は時計回りの方向へはたらいているということですね。
これを 右ねじの法則 といいます。

映像授業による解説

動画はこちら

②コイルのまわりにできる磁界

テスト記事 中2 理科4 右ねじの法則2

図のようにコイルに電流を流すと、コイルのまわりに磁界が発生します。
コイルの内側ではコイルの軸に平行な磁界ができ、コイルの外側では棒磁石のつくる磁界と似たような磁界ができます。

テスト記事 中2 理科4 右ねじの法則2+右手

このときの磁界の向きも、右手を使って調べることができます。
今度は、電流が流れる向きを4本の指で表すと、親指が指す向きがコイルの内側の磁界の向きになるのです。
図の場合は、磁力は、コイルの内側では右から左へ、コイルの外側では左から右へはたらいているということですね。

ココが大事!

導線に電気が流れたら、右ねじの法則

映像授業による解説

動画はこちら

6. 【問題と解説】 磁界の向き、磁界の強さ

みなさんは、磁界の向きや強さについて理解することができましたか?
最後に簡単な問題を解いて、知識を確認しましょう。

問題

次の図は、磁石のまわりにできる磁力の様子を表している。
これを見て、以下の問いに答えなさい。

テスト記事 中2 理科4 棒磁石と磁界の向きの問題

(1)図のa,b,cに方位磁針を置くと、針の向きはどのようになるか?図のア~カより選べ。ただし、黒くぬったほうをN極とする。

(2)図のa,b,cのうち、もっとも磁界が弱いところはどこか?

解説

(1)
磁石においては、同じ極どうしは反発しあい、異なる極どうしが引き合います。
つまり、N極とS極が引かれ合うのです。
これは、磁石と方位磁針の場合も同じです。

それでは、実際にa~cの向きを考えてみましょう。
a のすぐ右側には、磁石のN極があります。
N極と引かれ合うのは、S極です。
S極が右にあるものは、 ですね。

同様に、 c の場合、磁石のS極がすぐ左にあります。
つまり、方位磁針は、N極が左にある です。

最後に、 b です。
この場合も、考え方は同じです。
方位磁針の左側にあるのは、N極ですよね。
つまり、方位磁針のS極が左側にあることになります。
よって、答えは です。

(答え)a:
    b:
    c:

(2)
図では、磁石のまわりに円を描くように、曲線がかかれています。
これは磁界を表したもので、 磁力線 と呼ばれましたね。

磁力線に注目すると、磁界の向きと強さを読み取ることができます。
磁力線のすきまがせまいほど、磁界が強いのでしたよね。
逆に、磁力線のすきまが広いほど、磁界が弱いのでしたよね。

つまり、最も磁界が弱いのは、「b」となります。

(答え)b

7. Try ITの映像授業と解説記事

「磁力と磁界の向き」について詳しく知りたい方はこちら

「右ねじの法則とコイル」について詳しく知りたい方はこちら

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