〈理科応用編ユニット〉物理Ⅰ

電流と電磁気1

電流と電磁気①
じ しゃく

せいしつ

磁石の性質
☆

まとめておこうかん・ くぎなどを引き付ける → 磁石に付く（例：くぎ・クリップ・スチール缶

磁石に付かない （例：紙・アルミ・ゴム・ Ｎ極とＳ極があるなど）など）→ 引力：Ｓ極とＮ極、Ｎ極とＳ極
せきりょく

斥力：Ｎ極とＮ極、Ｓ極とＳ極
じ しんしめ※ 方位磁針が指し示す方角から考えると、地球の北極は（ ア ）極になる。
（ＮまたはＳを記入）
じ りょく

・ 磁石の力（磁力）を直接見ることはできないが、磁石のまわりに鉄粉などをまくことで、磁力がはたらく様子が観察できる。力の方向は（イ）極から（アウ）極の方向である。

イぼうウ

はり・ 下のように、棒磁石のまわりに方位磁針を置いたとき、方位磁針の針はどのようになるだろうか。
こ

書き込んでみよう。ただし、図中で上が北の方角です。

2じ かい電流が作る磁界
ほうそく☆

直線電流が作る磁界：右ネジの法則【例題 1】じ しんふ

下の図 1 のように置かれた①〜④の方位磁針はどのように振れるだろう。図に書き込んでみよう。
但し、 は電流が紙面を下の方向に流れる導線を表している。
図1②①導線③④どう☆

導線の上や下に置かれた方位磁針の振れ【例題 2】
かん

同じ種類の豆電球と乾電池を使って、下の①・②のように方位磁針をおきました。
（①は導線の上、②は導線の下に置いた）
ＡＢ

①②(1)

①と②の方位磁針はそれぞれどの方角に振れますか。四方位で答えなさい。
①(2)②①と②の方位磁針のうち大きく振れるのはどちらですか、番号で答えなさい。

3【問題 1】
同じ種類の豆電球と乾電池を使って、下のような回路を作り、方位磁針をおきました。

①④③②⑤⑩⑦⑥⑨⑧… 導線の上に方位磁針をおいた(1)… 導線の下に方位磁針をおいた①〜⑩の方位磁針は、どちらの方角を指しますか。東・西・南・北で答えなさい。ただし、全く振れない場合は「北」になります。また、図では上の方向が北となっています。

(2)①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩①〜⑩の方位磁針の中で、振れはばがもっとも大きいのはどれですか、番号で答えなさい。また、同じ大きさのものがあればすべて答えなさい。

4

じ しゃく

電磁石
じ かい

☆

コイルを流れる電流が作る磁界コイル内では一定方向に電流が流れる。

●：向こう側からこちら
×：こちら側から向こう

ほうそく

どう

「右ネジの法則」を活用すると、それぞれの導線が磁力を強め合っていることがわかる。
☆

電磁石を強くする方法
ふ

電池を直列に増やす。
コイルの導線を太くする。
巻き数を増やす。
鉄しんを入れる。
【問題 2】
右のようにコイルを使って回路を作りました。
じ しん①③ふ①〜⑤の各方位磁針はどの方角に振れますか。
④四方位で答えなさい。
①②③④②⑤⑤はコイルの中におく⑤5じ しゃく電磁石の利用
せいしつ☆

電磁石の性質電流が流れているときだけ、磁力を持つ。→ べル、ブザー
かんたん

Ｎ極とＳ極が簡単に変えられる。

→ モーター

磁力の大きさを変えられる。

→ 電流計、ブレーカー【問題 3】
そう ち

右の装置について答えなさい。
(1)

文中の
①

ハンマーに正しい言葉を入れなさい。
を利用したベルは、図のようなつなぎ方になっベル
ＡＣしんどうている。スイッチを入れると、 ②が振動してベルがしゅんかん鳴るわけを考えよう。スイッチを入れた瞬間に、 ③はなは④を引きつける。すると今度は接点が離れてばね③ふたたが④を引きつける力がはたらかなくなり、再び接点がＢせっしょく接触する。これがくり返されることによって、 ⑤が振スイッチ動し、ベルが鳴るのである。
①②④⑤③(2)上の文の接点とは、図のＡ〜Ｃのどの部分ですか。

(3)

ベルの音を大きくするにはどうすればよいですか。かんたんに説明しなさい。

6電流と電磁気②
確認テスト
じ しん

電流と方位磁針について、次の問いに答えなさい。
えいきゅう じ しゃく［実験 1］ 右の図 1、図 2 のように、 2 つの永久磁石の間

図1に方位磁針をおくと、方位磁針のＮ極はそれぞれ東と北を向きました。
(1)

方位磁針が北を向くのは、地球全体が大きな磁石でＮ

ＳＮＮ

図2あるためです。北極は磁石のＮ極ですか、Ｓ極ですか。
記号で答えなさい。

ぼう(2)

右の図 3 のように棒磁石の横に方位磁針をおくと、 図 3方位磁針磁針の先の向く方角はどちらですか。東西南北の四方位で答えなさい。
ＳＮ 棒磁石どうせん［実験 2］ 図 4 のように、導線を方位磁針の上に平行にし

図4

図5電流の方向て電流を北から南に流したところ矢印の向きにＮ極がふれました。
(3)

図 5 のように、導線を方位磁針の下側に平行にして電流を北から南に流したとき、方位磁針はどの方角にふれますか。四方位で答えなさい。

7導線

方位磁針

(4)

下の図 6 〜図 7 で方位磁針Ａ〜Ｅのふれる方角を四方位で答えなさい。なお、Ａ、Ｄ、Ｅの方
位磁針は導線の下に、Ｃの方位磁針は導線の上に置かれており、Ｂは右の導線が方位磁針の下、左の導線が上を通っています。
図6

図7ＡＥＣＢＤＡＢＤＥ［実験 3］ 図 8 のように、 4 個の方位磁針が水平に置かれた台に
かん

どうせん

Ｃ

図8すいちょく

対して、乾電池と豆電球を直列につないだ導線を垂直に通して電流を流しました。その結果Ｆの方位磁針の N 極(5)の向き（矢印で示す）を真上から見ると、図 9 のようにＦなりました。

Ｇ

このとき、Ｇの方位磁針のＮ極の向きはどうなりますか。解答らんに矢印で書き込みなさい。

図9右図に記入

Ｆ導線

Ｇ
真上から見た図8

じ しゃく

電磁石の問題【問題 1】
どうせん

ま

図 1 のように、鉄クギに導線を巻きつけ、Ａ〜Ｄの 4 種類の電磁石を作りました。ＡとＢは導線の巻き方が反対で、巻き数は同じです。Ｃは、Ａと導線の巻き方が同じで、巻き数はＡの 2 倍です。ＣとＤは導線の巻き方が反対で、巻き数は同じです。Ａ〜Ｄの各図に対する電池のつなぎ方は、図 2 のＥとＦの 2 通りで、図の向きのままつなぐものとします。
図1ＡＢＣ

Ｄ

図 1 の電磁石と図 2 の電池をいろいろに組み合わせて、 図 22 つの電磁石のあいだにはたらく力の強さと向きを調べＥＦる実験をしました。どの組み合わせも 2 つの電磁石の間
きょ りの距離は同じとして、①〜③に当てはまる組み合わせを下のア〜シの中から選んで、それぞれ記号で答えなさい。
もっと①

引き合う力が最も強い組み合わせ。

②

しりぞけあう力が最も弱い組み合わせ。

③

しりぞけあう力が最も強い組み合わせ。
アＡＥ・ＢＥ

イ

ＡＥ・ＢＦ

ウ

ＡＦ・ＢＦ

エＡＥ・ＣＥオ

ＡＥ・ＣＦカ

ＡＦ・ＣＦ

キ

ＡＥ・ＤＥ

ク

ＡＥ・ＤＦケ

ＡＦ・ＤＦ

コ

ＣＥ・ＤＥ

サ

ＣＥ・ＤＦ

シ

ＣＦ・ＤＦ

例：ＡＥ・ＢＦの組み合わせ
Ａ

Ｂ

Ｅ

①

②9Ｆ

③

ほうそく

右ネジの法則の問題【問題 2】
じ しんどうせん

次のように、方位磁針と導線を置いて電流を流しました。このとき、以下の各問いに答えなさい。
イア

ウ

エカ

オ

ア・ウの導線は方位磁針の下
イ・エ・オの導線は方位磁針の上カの導線は方位磁針に巻きついている
ふ(1)

方位磁針の N 極が東の方に振れるものはどれですか。ア〜カからすべて選び、記号で答えなさい。

(2)

方位磁針の針が振れないものはどれですか。ア〜カからすべて選び、記号で答えなさい。

(3)

方位磁針の振れはばが一番大きいものはどれですか。ア〜カから選び、記号で答えなさい。

10コイルの問題【問題 3】
右の図のようなモーターに、矢印の向きに電流を流した

図Ａ

ところ、回転しはじめました。このときコイルは電磁石の奥上から手前にそって巻かれている。
じ しゃく

(1)

図のように、電磁石のコイルに電流を流したとき、電磁石の｢上｣部、｢下｣部のどちらがＮ極になりますか。
上か下で答えなさい。

Ｎ下Ｓ

電流

電磁石 Ｂ
ブラシ整流子電流(2)このとき、コイルはＡ・Ｂのどちらに回転しますか。ＡまたはＢで答えなさい。

(3)

電磁石が半回転したとき、コイルを流れる電流の向きはどうなりますか。

(4)(3) のとき、電磁石の回転の向きはＡ・Ｂのどちらになりますか。ＡまたはＢで答えなさい。

11コイルの応用問題【問題 4】
ぼうどうせん右の図に示すように、鉄の棒に導線を 50 回まいてコ図イルを作り、そこに電流を流しました。小さな鉄くぎを鉄の棒の左はしに近づけたところ、図のようにくぎがコイル鉄の棒2 本つきました。
(1)

鉄の棒の左はしは何極になっていますか。
鉄くぎ

導線

Ｎ
乾電池

(2)

鉄くぎの下のはしに棒磁石の N 極を近づけるとどうなりますか。下のア〜ウから 1 つ選び、記号で答えなさい。
ア

引きつけあう

イ

反発しあう

ウ

何も変化しない

ぎゃく(3)

電池の向きを逆にしたあと、棒の左はしに鉄くぎを近づけるとどうなりますか。下から選び、記号で答えなさい。

(4)ア

鉄くぎはつかないイ

つく鉄くぎは多くなるウ

つく鉄くぎの数は変わらないエつく鉄くぎは少なくなる

鉄の棒のかわりにアルミニウムの棒を入れた場合とガラスの棒を入れた場合では、電磁石の強さにちがいがありますか。下のア〜ウから 1 つ選び、記号で答えなさい。
ア

アルミニウムの棒を入れた場合の方がガラスの棒を入れた場合よりも、電磁石の磁力は強くなる。

イ

ガラスの棒を入れた場合の方がアルミニウムの棒を入れた場合よりも、電磁石の磁力は強くなる。

ウ

どちらも電磁石の強さにちがいはない。

12

(5)

次の①〜③との関係を調べるために、下の図のような実験を行いました。それぞれの関係を調もっとべるためには、どの電磁石とどの電磁石を比べればよいですか。最もふさわしいものをそれぞれてきとう1 つずつ選び、記号で答えなさい。ただし、適当な組み合わせがないときには、解答らんに「×」を書き込みなさい。
ま①

巻き数と電磁石の強さの関係②

電流の強さと電磁石の強さの関係③

鉄芯と電磁石の強さの関係

しん図
Ｐ

Ａ

200 回巻きＱＢ

100 回巻きＥ
Ｄ

100 回巻き

100 回巻きＲ
Ｆ 200 回巻き

Ｃ 200 回巻き

Ａ・Ｂ・Ｆには鉄芯が入っている①(6)②③ＰとＱの方位磁針のふれる角度の大きさはどちらが大きいですか。
「Ｐ」「Ｑ」「同じ」のどれかで答えなさい。

13電流と電磁気[ １ ] 同じ種類の豆電球と乾電池を使って、下のような回路を作り、方位磁針を置きました。次の問いに答えなさい。
ＡＢＣ②①Ｅ⑥④③Ｆ⑤ＧＨ⑨⑧⑫⑪⑩⑦ＪＩＤＫＬ⑰⑳⑭⑬⑮⑱⑲⑯

導線の上に方位磁針を置いた(1)

導線の下に方位磁針を置いた①〜⑳の方位磁針は、どちらの方角を指しますか。東・西・南・北で答えなさい。ただし、全く振れない場合は「北」になります。また、図では上の方向が北となっています。

(2)②〜⑳の方位磁針の振れ幅は、①の方位磁針と比べて、どうなりますか。①よりも大きい場合には「◎」、同じならば「○」、小さい場合には「△」、全く振れない場合には「×」と答えなさい。

14①②③④⑤⑥⑦⑧(1) ⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯⑰⑱⑲⑳②③④⑤⑥⑦⑧⑨(2) ⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯⑰⑱⑲⑳[ ２ ] ＡとＣは 200 回巻き、ＢとＤは 100 回巻きのコイルです。
ＡＢＣ

鉄しんなし

Ｄ

(1)

Ａ〜Ｄのうち、右端がＮ極になるものをすべて選び、記号で答えなさい。

(2)①巻き数、②電流の強さ、③鉄しんの有無により電磁石の強さがどのように変化するかを調べるには、それぞれどれとどれを比べればよいですか。またその結果、どちらの電磁石のほうが強いですか。例にならって答えなさい。
解答例：「ＡとＢを比べると、Ｂのほうが強いことがわかる」→「Ｂ＞Ａ」(1)(2) ①＞②＞

15③＞