電気ブランコはもう卒業？アルミホイル一本でできるフレミング左手の法則実験！（電流が磁界から受ける力）
サイエンストレーナーの桑子研です。毎日が実験。
この実験、何度やっても「おおっ！」と声が出てしまうんです。目には見えない電流と、これまた目には見えない磁界。そんな「見えないもの同士」が出会うと、なぜか本当に「力」が生まれてしまう。
しかも今日ご紹介する方法なら、電気ブランコのような大掛かりな装置を作らなくても、身近なアルミホイルでこの不思議を再現できてしまいます。とってもお手軽なのに、見た人の記憶にしっかり残る実験。ぜひ授業や自由研究に取り入れてみてください。
電流と磁界が「握手」すると何が起きる？
電流が磁界から力を受ける現象は「ローレンツ力」と呼ばれています。日常生活の中では意識することがほとんどありませんが、実はモーターや発電機など、私たちの暮らしを支える機械の心臓部で、まさにこの力が働いています。扇風機も、電車も、洗濯機も、元をたどればこの目に見えない力のリレーで動いているのです。
教科書で「フレミング左手の法則」という名前を見て、なんだか難しそうだと感じた方も多いのではないでしょうか。でも実際に目の前でアルミホイルがピクッと動く瞬間を見ると、法則が急に「自分ごと」になります。今日はその体験を、できるだけ手軽に味わっていただく方法をご紹介します。
必要なもの
- アルミ箔（幅25cm程度のもの）：家庭用の一般的なアルミ箔で十分です。
- ハサミ：アルミ箔をカットするために使います。
- 定規：アルミ箔をまっすぐに切るためにあると便利です。
- セロハンテープや両面テープ：アルミ箔を机に固定するために使います。
- 直流電源：電流を流すために必要です。プチXというミニ電流計がおすすめです。1A流れると自動で電源が落ちてしまうところも安全性が高くて便利です。
- リード線（クリップ付き）：電源とアルミ箔をつなぐために使います。
- アルニコ磁石・ネオジム磁石など強力な磁石：磁界を作るために使います。蹄形磁石でも代用できます。
実験手順
１ アルミ箔をカットする：幅25cmのアルミ箔を、1.5cm幅に細長く切ります。授業で使う枚数分準備しましょう。細く切るほどアルミ箔は軽くなり、小さな力でも動きが目に見えやすくなります。
２ 机に固定する：カットしたアルミ箔を机の上に置き、両端をセロハンテープや両面テープでしっかりと固定します。机に貼り付ける際は、たるみがないようにピンと張るのがポイントです。たるみがあると、力がかかっても動きが分かりにくくなってしまいます。
３ 回路を組む：直流電源（または乾電池）のプラス極とマイナス極にそれぞれリード線を接続します。
４ 磁石を配置する：アルミ箔の真上または真下に、ネオジム磁石などの強力な磁石を配置します。磁石の向き（N極・S極）を変えるだけで、後で力の向きが変わる様子も観察できるので、余裕があればぜひ試してみてください。
５ 電流を流す！：電源のスイッチを入れて電流を流します。電流の流しすぎに注意をしてください。電流を流すと、アルミ箔のねじった部分がブルッと動くのが観察できます。この動きこそが、電流が磁界から受ける力（ローレンツ力）の証拠です。
例えばこのように配置して電流を流すと、
手前に力を受けてアルミ箔の帯が動きます。
このように配置して電流を流すと、
アルミ箔の帯がまるで犬の伏せのように、下に力を受けて落ちます。同じ電流、同じ磁石なのに、向きを変えるだけでこんなに動きが変わる。これこそがローレンツ力の面白いところです。
プリントで使える画像教材です。もしよろしければご利用ください。
フレミング左手の法則にたどり着けるか
実験後は、電流の向き・磁界の向き・力の向きの間にどんな規則性があるのかを、ぜひ生徒自身に考えさせてみてください。この現象がやっかいなのは、３次元の中で起きている出来事であり、平面である紙の上ではうまく説明しきれないところにあります。だからこそ、頭で理解するより先に、手を動かして「体で覚える」ことに意味があるのです。
親指、人差し指、中指をそれぞれ直角に立てたとき、人差し指を磁界の向き、中指を電流の向きに合わせると、親指が力の向きを示します。これが「フレミング左手の法則」です。
教科書で覚えるより先に、目の前で動くアルミ箔を見てから法則にたどり着けたとき、生徒たちの理解はぐっと深まります。まずは自分の手で確かめて、それから法則という名前がついていることを知る。この順番こそが、科学を「自分ごと」にする一番の近道なのかもしれません。
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