中2物理【電流がつくる磁界】

このページでは「磁界とは何か？」「磁石はどんな磁界をつくる？」「電流はどんな磁界をつくる？」「右ねじの法則や右手の法則とは」について解説しています。

動画による解説は↓↓↓

チャンネル登録はこちらから↓↓↓

1．磁界とは

■磁力

磁石による力のこと。

・N極とN極を近づける→しりぞけ合う力

・S極とS極を近づける→しりぞけ合う力

・N極とS極→引き合う力。

■磁界

磁力のはたらく空間のこと。目には見えません。

■磁界の向き

方位磁針を置いてみたときのN極の指す向きのこと。

■磁力線

磁界のようすを線で表したもの。

2．磁石がつくる磁界

棒磁石のまわりには磁界が生じています。

その磁界を調べるには方位磁針をさまざまな場所に置いてみます。

そして方位磁針のN極がどこを指すかを調べます。

このようにして棒磁石のまわりにできる磁界のようすを調べると次のようになります。

このように磁界の様子を表す線を磁力線といいます。

すべて磁力線の向き(磁界の向き)はN極から出てS極に入る向きになっています。

磁界の向き＝方位磁針のN極の指す向き

なので方位磁針を棒磁石のまわりに置くと…

となります。

（赤色＝N極・青色＝S極です）

ちなみに磁界はN極・S極に近いほど強く、磁力線も密集しています。

（磁力線が密である、という言い方をします）

3．電流がつくる磁界

磁界をつくるのは磁石だけではありません。

電流も磁界をつくります。

ここでは電流によってどのような磁界がつくられるか見てみましょう。

まっすぐな導線に流れる電流が作る磁界(右ねじの法則)

↓の図のように厚紙の真ん中にまっすぐ導線が貫かれているとします。

流れる電流の向きは上向きです。

このとき、この導線のまわり(電流のまわり)には円状の磁界が発生します。

この磁界の向きを求めたいときに用いるのが右ねじの法則です。

本当はねじを考えますが、ここでは右手を利用します。

【右ねじの法則】

右手の親指の向き・・・電流の向きを表す
右手の親指以外の4本指の向き・・・磁界の向きを表す

先ほどのまっすぐな導線の場合を考えてみましょう。

右手を使って親指を電流の向きに合わせます。

このとき親指以外の4本指が向いている方向が磁界の向きです。(↓の図)

ここで厚紙の上に方位磁針を置くと、

磁界の向き＝方位磁針のN極の指す向き

となるので、方位磁針のN極は↓のようになります。

ちなみに磁界は導線に近いほど強く、磁力線も密集しています。

（磁力線が密である、という言い方をします）

コイルに流れる電流がつくる磁界(右手の法則)

↓の図のように導線をぐるぐる巻きにしたものをコイルと言います。

コイルに電流を流すと磁界が発生します。

上図のような磁力線が描けます。

この磁界の向きを考えるには右手の法則を用います。

さっきの右ねじの法則とは指の意味が入れ替わので注意！

【右手の法則】

右手の親指・・・磁界の向きを表す
右手の親指以外の4本指・・・コイルに流れる電流の向きを表す

4本指をコイルに流れる電流の向きに合わせたとき、親指が示す方向が磁界の向きです。

このとき、方位磁針をいろんな場所に置くと↓のようになります。

またコイルそのものを磁石ととらえてみることができます。

これを電磁石といいます。

磁界の向きはN極から出てS極に入る向きなので

・コイルの左端・・・N極

・コイルの右端・・・S極

ととらえることができます。

1巻きのコイルに流れる電流がつくる磁界

コイルは1回でも巻いていれば、コイルと呼びます。

極端な話、指輪もコイルと呼べます。

では次のような1回巻きのコイルを考えてみましょう。

さてこのときに発生する磁界です。

これを「右ねじの法則」を使って考えます。

ちょうど導線が「厚紙に刺さっている部分」の2か所を考えます。

この部分で右ねじの法則を使ってみます。

するとそれぞれに円状の磁界が↓の図のような向きで発生していることがわかります。

とくにコイルの中心部分では磁界が重ね合わさって↓のようになっています。

今度は「右手の法則」を使って考えます。

右手の4本指を電流に合わせてみましょう。

すると↓のように磁力線が描けますね。

どちらの場合も、コイルの中心での磁界の向きは手前にやってくる方向になっています。

どちらの考え方もできるようにしておくことが大事です。

※この1回巻きのコイルが組み合わさって複数回巻いたコイルになります。

4．電流がつくる磁界の強さ

電流がつくる磁界を強くするには…

・電流を大きくする

→そのためには「電源電圧を大きくする」または「回路の抵抗を小さくする」

・コイルの巻き数を増やす(コイルの場合)

・コイルに鉄心を入れる(コイルの場合)

の3つの方法があります。覚えておきましょう。