理科ラボ

実験道具 / 中学2年 物理

発電機と交流

コイルの間で磁石を回転させて、コイルに流れる電流(誘導電流)と、起電力の波形を見よう。回転の速さやコイルの巻数を変えると、豆電球の明るさや波形が変わります。

使い方

3ステップ
  1. 回転させる磁石は自動で回転しています。「自動回転」で止めたり動かしたり、磁石をドラッグして手で回したりできます。
  2. 速さ・巻数を変える回転の速さ、各コイルの巻数、磁石の強さを変えます。
  3. 波形を見る「起電力の波形」で、時間とともに起電力(電流)の向きと大きさがどう変わるかを見ます。

全4ミッション。もちろん、自由に組み立ててもOK。

⚡ 発電機(交流)シミュレータ

中心の磁石が回転すると、外側の2つのコイルを貫く磁力線が変化し、誘導電流が発生して豆電球が光ります。

🧲 磁石をドラッグして回転できます

回転

遅い速い

コイルの巻数(各コイル)

5

磁石の強さ

弱い強い

測定値

起電力:0.00
回転角:0°
電流の向き:静止
- 導線内を移動する電子

起電力の波形

やってみよう

ミッションに挑戦

上から順に進めると、少しずつわかるようになっています。「このミッションを始める」を押すと、ミッションの始めの状態になります。続きは自分で操作しよう。

ミッション 1

向きが入れかわる電流

磁石を回転させて、コイルに流れる電流の向きの変化を見る。

  1. 磁石が回転しています。「電流の向き」の表示と、導線の中の電子の動きを見よう。
  2. 「起電力の波形」は、どんな形になっている?

見るところ電流の向きが入れかわるようすと、波形の形。

やってみたら開こう:わかること

磁石が回転すると、コイルの中の磁界の向きと強さが周期的に変化し、電流の向きが周期的に入れかわる。このような電流を交流という。家庭のコンセントの電流は交流。

ミッション 2

速く回すと?

回転の速さを変えて、起電力の大きさと波形をくらべる。

  1. 今はゆっくり回っています。波形の山の高さと間隔を見ておこう。
  2. 回転の速さのつまみを右へ動かして、100以上にしよう。
  3. 波形の山の高さと、山と山の間隔はどう変わった?

見るところ波形の山の高さ(起電力の大きさ)と間隔(周期)。

やってみたら開こう:わかること

磁石を速く回すほど、磁界の変化が速くなり、起電力(電流)が大きくなる。向きが入れかわる回数(周波数)も多くなる。

ミッション 3

止めるとどうなる?

磁石の回転を止めて、電流のようすを見る。

  1. 「⏸ 自動回転 中」を押して、回転を止めよう。
  2. 電流の向きの表示と豆電球はどうなった?
  3. 磁石がコイルの近くにあっても、電流は流れる?

見るところ回転を止めたあとの電流。

やってみたら開こう:わかること

磁石が止まっていると、コイルの中の磁界は変化しないので、誘導電流は流れない。発電には、磁界を変化させ続けることが必要。

ミッション 4

コイルの巻数を増やすと?

コイルの巻数を増やして、起電力の大きさをくらべる。

  1. 今は巻数3回です。波形の山の高さを見ておこう。
  2. +ボタンで巻数を10回以上にしよう。
  3. 波形と豆電球の明るさはどう変わった?

見るところ巻数と波形の山の高さ。

やってみたら開こう:わかること

コイルの巻数が多いほど、大きな起電力(電流)が得られる。発電所の発電機も、磁石とコイルの電磁誘導で電気をつくっている。

この道具でわかること

わかること
発電機磁石(またはコイル)を回転させ、電磁誘導で電流をとり出す装置
交流向きと大きさが周期的に変わる電流。発電機でつくられる
大きな電流を得るには速く回す・強い磁石・巻数の多いコイル

乾電池の電流のように向きが変わらない電流は直流といいます。

この実験道具は、現役の理科の先生が作ったシミュレーターを、作者の許可を得て理科ラボ向けに編集したものです。値や動きは学習用の模型で、実際の実験の結果と同じになるとは限りません。