コイルを通る磁界の変化が電流を生むと説明しよう

磁石を動かすと電流が生じ、止めると生じません。この差を説明する中心語は「コイルを通る磁界の変化」です。単に「磁石が動いたから」より一段深い因果へ進みます。

このレッスンの役割

第3段階です。観察した相対運動を、目に見えない磁界の変化と結び付けます。ここで電磁誘導の条件を説明できるようにし、次へ時間記録を読む基準を渡します。

磁石が近づくと、コイルの内側を通る磁界が増えていきます。遠ざかると減っていきます。近くで止めれば磁界は強いままですが、時間とともには変わりません。

コイルを通る磁界が変化すると、コイルに電流を流そうとする働きが生じます。回路が閉じていれば誘導電流として観察できます。これが電磁誘導です。

大切なのは、磁石そのものの移動だけではありません。電磁石の電流を変えて磁界を変える、コイルの向きを変えて通り方を変えるなど、コイルを通る磁界が変化すれば同じ考えが使えます。

強い磁石をコイル内に置いて静止させた場合、磁界は強くても変化しないため、針は0です。弱い磁石でも近づけている間は磁界が変化し、針が振れます。

よくある誤答は「物体が動けば電流が生じる」です。磁石とコイルを一緒に運び、相対位置もコイルを通る磁界も変わらなければ、誘導電流は生じません。

確認1：磁石をコイル内で止めると電流が生じないのはなぜですか？

コイルを通る磁界は存在していても、時間とともに変化しないからです。

確認2：磁石を動かさずに電磁誘導を起こす方法はありますか？

コイルを動かす、向きを変える、電磁石の電流を変えるなど、コイルを通る磁界を変化させれば可能です。

確認3：電磁誘導と誘導電流を使って説明してください。

コイルを通る磁界の変化によって電流が生じる現象が電磁誘導で、その電流が誘導電流です。

誘導電流の条件は、コイルを通る磁界が変化することです。次は、操作と検流計の時間記録を対応させ、電流が生じた瞬間を読みます。

クイズと理解チェックは、アプリで挑戦できます。