Hyvästit sähkökeinulle? Flemingin vasemman käden sääntö yhdellä alumiinifoliopalalla! (Voima, jonka virta kokee magneettikentässä)

Olen Science Trainer Ken Kuwako. Joka päivä on kokeilu.

Tämä koe saa minut edelleen huudahtamaan ”Vau!” vaikka tekisin sen kuinka monta kertaa. Sähkövirta, jota emme voi nähdä, ja magneettikenttä, jota emme myöskään voi nähdä. Kun nämä kaksi näkymätöntä asiaa kohtaavat, syntyy aivan oikeasti ”voima”.

Mitä tapahtuu, kun sähkövirta ja magneettikenttä ”kättelevät”?

Ilmiötä, jossa magneettikenttä kohdistaa voiman sähkövirtaan, kutsutaan ”Lorentzin voimaksi”. Emme yleensä kiinnitä siihen arjessa huomiota, mutta todellisuudessa juuri tämä voima toimii esimerkiksi moottoreiden ja generaattoreiden ytimessä – laitteissa, jotka pitävät arkemme käynnissä. Tuulettimet, junat ja pesukoneetkin toimivat loppujen lopuksi tämän näkymättömän voiman välityksellä.

Moni on saattanut nähdä oppikirjassa nimen ”Flemingin vasemman käden sääntö” ja ajatella, että se kuulostaa vaikealta. Mutta kun näet alumiinifolion nytkähtävän silmiesi edessä, sääntö muuttuukin yhtäkkiä joksikin, jonka voit itse kokea. Tänään esittelen kokeen, jolla tämän ilmiön voi kokea mahdollisimman helposti.

Tarvikkeet

• Alumiinifolio (noin 25 cm leveää): tavallinen kotitaloudessa käytettävä alumiinifolio riittää mainiosti.
• Sakset: alumiinifolion leikkaamiseen.
• Viivoitin: kätevä apuväline, jos haluat leikata alumiinifolion suoraksi.
• Teippiä tai kaksipuolista teippiä: alumiinifolion kiinnittämiseen pöytään.
• Tasavirtalähde: tarvitaan sähkövirran kuljettamiseen. Petit X -minivirtalähde on tähän suositeltava vaihtoehto. Se on myös turvallinen ja kätevä, koska virran saavuttaessa 1 A laite katkaisee virran automaattisesti.

  電源装置 Petit-X（プチエックス）

  

• Johtimet (hauenleukapuristimilla): virtalähteen ja alumiinifolion yhdistämiseen.
• Vahva magneetti, kuten alnico- tai neodyymimagneetti: magneettikentän muodostamiseen. Myös hevosenkenkämagneettia voi käyttää.

Kokeen vaiheet

1. Leikkaa alumiinifolio: Leikkaa 25 cm leveästä alumiinifoliosta pitkiä, noin 1,5 cm leveitä suikaleita. Valmistele niin monta suikaletta kuin tarvitset oppituntia varten. Mitä kapeampi suikale on, sitä kevyempi se on ja sitä helpommin sen liike näkyy pienelläkin voimalla.

2. Kiinnitä se pöytään: Aseta leikattu alumiinifoliosuikale pöydälle ja kiinnitä sen molemmat päät tiukasti teipillä tai kaksipuolisella teipillä. Kiinnityksessä on tärkeää vetää folio suoraksi niin, ettei siihen jää löysää. Jos folio on löysällä, sen liikkeen havaitseminen voiman vaikuttaessa siihen vaikeutuu.

3. Rakenna virtapiiri: Yhdistä johtimet tasavirtalähteen (tai pariston) plus- ja miinusnapoihin.

4. Aseta magneetti paikalleen: Aseta neodyymimagneetin tai muun vahvan magneetin toinen puoli alumiinifolion ylä- tai alapuolelle. Jos aikaa on, kokeile vaihtaa magneetin suuntaa (N- ja S-napaa). Näin voit myöhemmin havaita, kuinka voiman suunta muuttuu.

5. Laita sähkövirta kulkemaan!: Kytke virtalähde päälle ja anna sähkövirran kulkea. Varo kuitenkin päästämästä liian suurta virtaa. Kun virta kulkee, näet alumiinifolion taitetun osan värähtävän. Juuri tämä liike on osoitus siitä, että magneettikenttä kohdistaa sähkövirtaan voiman eli Lorentzin voiman.

Esimerkiksi kun asetat välineet tällä tavalla ja kytket virran,

alumiinifoliosuikale liikkuu eteenpäin siihen kohdistuvan voiman vaikutuksesta.

Kun asetat välineet tällä tavalla ja kytket virran,

alumiinifoliosuikale putoaa alaspäin aivan kuin koira makuulle käskettynä. Sama sähkövirta, sama magneetti – mutta pelkästään suuntaa muuttamalla liike muuttuu näin paljon. Juuri tässä piilee Lorentzin voiman kiinnostavuus.

Tässä on tulostettavaksi sopiva kuvatyöskentelymateriaali. Voit käyttää sitä vapaasti, jos siitä on hyötyä.

Voivatko oppilaat löytää Flemingin vasemman käden säännön?

Kokeen jälkeen kannattaa antaa oppilaiden itse pohtia, millainen säännönmukaisuus vallitsee sähkövirran, magneettikentän ja voiman suuntien välillä. Tässä ilmiössä on haastavaa se, että kyse on kolmiulotteisessa avaruudessa tapahtuvasta asiasta, jota on vaikea selittää täydellisesti kaksiulotteisella paperilla. Siksi onkin tärkeää päästä kokeilemaan asiaa käytännössä ja oppia se ikään kuin ”kehon kautta” ennen kuin yrittää ymmärtää sitä pelkästään ajatuksen tasolla.

Kun peukalo, etusormi ja keskisormi ojennetaan niin, että ne ovat kohtisuorassa toisiinsa nähden, asetetaan etusormi magneettikentän suunnan ja keskisormi sähkövirran suunnan mukaisesti. Tällöin peukalo näyttää voiman suunnan. Tätä kutsutaan ”Flemingin vasemman käden säännöksi”.

Kun oppilaat näkevät ensin silmiensä edessä liikkuvan alumiinifolion ja päätyvät sen perusteella itse tähän sääntöön, heidän ymmärryksensä syvenee huomattavasti enemmän kuin pelkästään oppikirjasta opettelemalla. Ensin kokeillaan omin käsin ja vasta sen jälkeen opitaan, että ilmiölle on olemassa tällainen sääntö. Ehkä juuri tämä järjestys on yksi parhaista tavoista tehdä tieteestä jotain henkilökohtaista ja konkreettista.

指先で解き明かす宇宙のルール！教材に使える「フレミング左手」素材集

９月のイチオシ実験！

紙コップ　ジャイロロケットを作ろう！

テレビ番組監修・イベント等のお知らせ

• ９月25日（金）21:00〜　かまいたちの瞬間回答！にて、科学監修を行いました。
• １０月１０日（土）11:15~12:00　千葉市科学フェスタ2026「桑子先生の回転科学ショー」にてサイエンスショーを行います。
• 12月26日（土）　ナリカサイエンスアカデミー（教員向け実験講習会）開催

書籍のお知らせ

• 『高校入試 分解問題集 理科』（学研）…難しい問題も小さな問題に分解することで、問題を解くことができます。そんな分解の技術が身につくように深く関わりを持って作りました。 『大人のための高校物理復習帳』（講談社）…一般向けに日常の物理について公式を元に紐解きました。特設サイトでは実験を多数紹介しています。※増刷がかかり６刷となりました（2026/02/01）
• 『きめる!共通テスト 物理基礎 改訂版』（学研）…　高校物理の参考書です。イラストを多くしてイメージが持てるように描きました。授業についていけない、物理が苦手、そんな生徒におすすめです。特設サイトはこちら。

各種SNS（更新情報をお届け！）

【日本語】X(Twitter)／instagram／Facebook　【英語】BlueSky／Threads

Explore

• 楽しい実験…お子さんと一緒に夢中になれるイチオシの科学実験を多数紹介しています。また、高校物理の理解を深めるための動画教材も用意しました。
• 理科の教材… 理科教師をバックアップ！授業の質を高め、準備を効率化するための選りすぐりの教材を紹介しています。
• Youtube…科学実験等の動画を配信しています。
• 科学ラジオ …科学トピックをほぼ毎日配信中！AI技術を駆使して作成した「耳で楽しむ科学」をお届けします。
• 講演 …全国各地で実験講習会・サイエンスショー等を行っています。
• About …「科学のネタ帳」のコンセプトや、運営者である桑子研のプロフィール・想いをまとめています。
• お問い合わせ …実験教室のご依頼、執筆・講演の相談、科学監修等はこちらのフォームからお寄せください。