右手の2つの使い方!電磁気学を楽しめるようになるコツ

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右手をGoo!!

いろいろな方向から図を見ることができますか?

フレミング左手や右ネジの法則などなど、電磁気学は手をいろいろつかって3次元を捉えていきますが、そこがまた難しい。さらに難しいのは、問題文に載っている絵が2次元で、その図を別の方向から見回したりということが、頭の中でできるかどうかがポイントだということです。

今日も右手の使い方がわからないというお困りのメールが届きました。どうやら親指をどのような方向に向ければいいのかで、混乱してしまったそうです。

実は右手には2つの使い方があるからまた混乱の元なのですね。

そんな右手の使い方について、夢の国のぐんまから快速アーバンを乗りついで、ケン博士がやってきて教えてくれました。

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もし次のような問題が解けない生徒がいましたら、御覧ください。マスターしてしまいましょう(^^)

問題

次の図のように、直線導線と円形導線を紙面上におきました。あるとき直線導線に電流を図の向きに流しました。

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(1) 直線導線に電流を流しはじめると、円形コイルにはどのような向きの電流が流れますか。下の選択肢から1つ選びなさい。

(2) 直線導線の電流の流す量を一定にしまいた。その後、急激に電流を小さくしていくと、円形コイルに流れる電流の様子はどうなりますか。

(3) 直線導線の電流の流す量を一定にしまいた。その後、円形コイルを図の左方向に動かすと、円形コイルに流れる電流の様子はどうなりますか。

解答・解説

それでは、ケン博士お願いします!

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このような問題は立体的に図が描けるかどうかがポイントじゃ!まずは図をもう少し立体的に見てみよう。

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このように書き直せるかな?

(1)

なぜ(1)のように電流をながしはじめるとコイルに電流が流れるでしょうか。

ここで右手を使います。次の図のように、導線にながれた電流の方向に右手の親指を向けてください。電流を流し始めると、直線電流が作る磁場によって、導線のまわりに磁場が発生します。

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この磁場がコイルを下向きに貫きます。コイルにはもともと磁場はなかったので、この磁場を打ち消す方向に誘導起電力が流れます

右手をもう一度だしてください。親指を上に向けてください。これがコイルが作る磁場の向きすね。

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このように電流が流れます。答えはア!

(2)

流している電流の量が小さくなっていくので、コイルをつらぬく下向きの磁束が弱くなっていきます。コイルとしては、磁束が減るのも嫌なんですね!!なんてわがままなの!

というわけで、この下向きの磁束を補うように、電流が流れます。

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答えはイじゃ!

(3) コイルを図の左方向に動かすということは、導線に近くなるため、今まで下向きに貫いていた磁場の大きさが大きくなります。そのため磁束も増えていきます。

コイルとしては、磁束が増えるのは嫌なので、電流は(1)と同じように、アの方向じゃ!

いかがでしたでしょうか?右手の使い方をぜひマスターしてくださいね!

センター試験でも右手や左手を使う問題が続出します。ケン博士のこちらの動画も参考にしてみてくださいね。

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プロフィール

桑子 研
桑子 研(くわこけん) 1981年群馬県生まれ。共立女子中学高等学校の理科教諭を務めるかたわら、サイエンストレーナーとして全国で実験教室やICT活用講演会を開いている。著書は『大人のための高校物理復習帳』(講談社)、『きめる!物理基礎』(学研)など科学啓蒙書・参考書・絵本など10冊。東京書籍の教科書編集委員・ナリカサイエンスアカデミー公認講師。

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幼児から高校生までの科学実験教室をひらいています。また教師のための実験×ICT講座を全国で行っています。