磁界中の導線が受ける力を安全に観察しよう

力を観察する導線は自由に動ける必要があります。ただし、抵抗の小さい導線を電源へ直接つなぐと大電流が流れます。可動性と安全を両立した装置で、磁界と電流を一つずつ変えます。

このレッスンの役割

第2段階です。前に見つけた動きを、確かな実験証拠へ変えます。磁石・電流・導線位置を統制し、次へ二つの磁界がつくる偏りのモデルを渡します。

電源、スイッチ、抵抗器、電流計、可動導線を直列につなぎます。導線の一部だけを磁石のN極とS極の間へ置きます。スイッチは測定時だけ短く入れます。

①磁石あり・なしで磁界の必要性、②電流あり・なしで電流の必要性、③電流方向だけ反転して動きの向きの変化を調べます。電流値や磁石位置を同時に変えません。

導線の移動方向、移動量、電流値を記録します。レールの傾きや摩擦でも動くため、通電前に自然に転がらないことを確認します。

電池を逆につなぐとき磁石まで裏返したら、二条件を同時に反転しています。どちらが動きを変えたか分かりません。電流方向だけを変えます。

確認1：抵抗器を入れる主な理由は？

回路を流れる大電流を抑え、発熱や電源への負担を減らすためです。

確認2：電流方向の効果を調べるとき固定するものは？

磁石の向き・位置、電流の大きさ、導線位置などです。

確認3：レールの傾きを確認する理由は？

重力による移動を電磁力と取り違えないためです。

安全な統制実験なら、力の発生条件と反転を確かめられます。次は磁界分布の偏りで動く理由を説明します。

クイズと理解チェックは、アプリで挑戦できます。