電池がないのに針が振れる？コイルと磁石の不思議な実験（電磁誘導の実験）
サイエンストレーナーの桑子研です。毎日が実験。
電池もコンセントもつながっていないのに、磁石をコイルに近づけるだけで電流が流れる。何度見ても、思わず「えっ？」と声が出てしまう現象です。これが電磁誘導(でんじゆうどう)です。コイルに磁石を近づけると電流が流れ、止めると電流も止まり、遠ざけるとまた電流が流れます。手を動かしたエネルギー(運動エネルギー)が電気エネルギーに変わるなんて、不思議ですよね。今回は、この電磁誘導を体験する実験の方法をご紹介します。
まずは先生の演示実験から
最初に、教師が演示実験をしました。使ったのは、パスカル電線です。パスカル電線と検流計(けんりゅうけい、わずかな電流を調べる器具)をつないで、電線に対して磁石を近づけたり遠ざけたりしてみます。
次に、パスカル電線をくるくると巻いてコイル状にして、同じように実験をします。電線1本のときと、コイルにしたときで、検流計の針の振れ方にどんな違いが出るのかに注目です。
生徒実験にチャレンジ！
続いて、生徒が自分の手で実験を行いました。
用意するもの
・パスカル電線
・コイル
・棒磁石
・検流計
手順
１ コイルに対して磁石を近づけたり遠ざけたりして、検流計の針の動きを見る
２ 磁石の動かし方を変えて実験する(はやく動かす、ゆっくり動かす)
３ コイルの巻き数を変えたものを使って、同じように実験する
４ 磁石を2本重ねて、同じように実験する
実験で見えてくるポイント
実験をするときは、次の点に注目してみてください。
磁石を近づけるときと遠ざけるときで、針の振れる向きはどうなるでしょうか。一般に、向きは逆になります。また、磁石を止めると針は0に戻ります。電流が流れるのは、コイルの中の磁界(磁石の力がはたらく空間)が変化している間だけなのです。
磁石を速く動かすと、針は大きく振れます。磁界の変化が急なほど、流れる電流(誘導電流)が大きくなるからです。コイルの巻き数を増やしたり、磁石を2本重ねて磁力を強くしたりしても、針の振れは大きくなります。予想を立ててから実験してみると、結果がよりおもしろく感じられますよ。
身近なところで活躍する電磁誘導
この原理は、私たちの生活を支えています。発電所の発電機は、磁石とコイルの相対的な動きで電気をつくっています。自転車のダイナモ(発電機)や、ICカードをかざして使う電子マネー、スマートフォンのワイヤレス充電にも、電磁誘導のしくみが使われています。理科室の小さな実験が、社会の大きなしくみにつながっているのです。
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