理科ラボ

実験道具 / 中学2年 物理

電気ブランコ(電流が磁界から受ける力)

U字形磁石の間にあるコイル(電気ブランコ)に電流を流して、コイルが受ける力の向きを調べよう。電流の向き・磁界の向き・電流の強さを変えると、ふれ方が変わります。

使い方

3ステップ
  1. 電流を流す「電源」ボタンで電流を流したり止めたりします。
  2. 向きと強さを変える① 電流の向き、② 磁界の向き(磁石のN極・S極の入れかえ)、③ 電流の強さを変えます。
  3. 力の向きを見る右の立体図で、コイルがふれる向き(緑の矢印=力)を見ます。図はドラッグで回せます。

全4ミッション。もちろん、自由に組み立ててもOK。

実験21 電気ブランコの実験シミュレーター

左:電流・磁界のスイッチ → 右:電気ブランコの立体図(ドラッグで回転)。連動して動きます。

1操作パネル
電源
① 電流の向き(コイルの下側の導線)
電流:右向き
② 磁界の向き(U字磁石のN極・S極を入れ替え)
磁界:上向き(下がN極・上がS極)
③ 電流の強さ
65%
表示オプション
電源をONにすると、コイルにはたらく力の向きがここに表示されます。
N極 S極
電流 I(電気ブランコの下側の導線)
力 F(コイルが振れる向き)
2電気ブランコ(立体図・ドラッグで回転)
マウス/指でドラッグすると視点が回転します(自由に一回転できます)

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

電流を流すとどうなる?

電気ブランコに電流を流して、コイルが動く向きを見る。

  1. 「電源 OFF」のボタンを押して、電流を流そう。
  2. コイルはどちら向きにふれた?(手前・奥)
  3. 電流(オレンジ)、磁界(赤)、力(緑)の矢印の向きの関係を見よう。

見るところ電流・磁界・力の3つの向きの関係。

やってみたら開こう:わかること

磁界の中のコイル(導線)に電流を流すと、コイルは力を受けて動く。力の向きは、電流の向きと磁界の向きの両方に垂直になる。

ミッション 2

電流の向きを逆にすると?

電流の向きだけを逆にして、力の向きをくらべる。

  1. 今は電流が右向きで、ブランコは手前にふれています。
  2. ① 電流の向きを「左向き」にしよう。
  3. ブランコのふれる向きはどうなった?

見るところ電流の向きを変えたときの、力の向き。

やってみたら開こう:わかること

電流の向きを逆にすると、コイルが受ける力の向きも逆になる。

ミッション 3

磁界の向きを逆にすると?

磁石のN極とS極を入れかえて、力の向きをくらべる。

  1. ② 磁界の向きを「下向き」にしよう(磁石のN極とS極が入れかわる)。
  2. ブランコのふれる向きはどうなった?
  3. 電流と磁界の向きを両方とも逆にすると、どうなるかな?

見るところ磁界の向きを変えたときの、力の向き。

やってみたら開こう:わかること

磁界の向きを逆にしても、力の向きは逆になる。電流と磁界の向きを両方とも逆にすると、力の向きは元と同じになる。

ミッション 4

大きくふらせよう

電流の強さを変えて、ふれ方の大きさをくらべる。

  1. 今は電流の強さ20%です。ふれ方を見ておこう。
  2. ③ 電流の強さを100%にしよう。
  3. ふれ方はどう変わった?

見るところ電流の強さと、ブランコのふれる大きさ。

やってみたら開こう:わかること

電流が大きいほど、コイルが受ける力は大きくなる。磁石を強くしても力は大きくなる。モーターは、この力を利用して回転している。

この道具でわかること

わかること
電流が磁界から受ける力磁界の中の導線に電流を流すと、導線は力を受ける
力の向き電流の向き・磁界の向きのどちらかを逆にすると逆になる(両方逆なら同じ)
力の大きさ電流が大きいほど、磁界が強いほど大きい

この力を利用して回転させる装置がモーターです。

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。