理科ラボ

実験道具 / 中学2年 物理

磁石と電磁石の磁界

棒磁石と電磁石のまわりの磁界を、磁力線・方位磁針・砂鉄の3つの方法で見よう。磁力の強さや、電流・コイルの巻き数を変えると、磁界がどう変わるかがわかります。

使い方

3ステップ
  1. 磁石を選ぶ「棒磁石」か「電磁石」を選びます。
  2. 見え方を選ぶ「磁力線」「方位磁針」「砂鉄」の表示を切りかえて、同じ磁界をいろいろな方法で見ます。
  3. 強さを変える棒磁石は磁力の強さ(1〜6)、電磁石は電流の大きさとコイルの巻き数を変えます。

全4ミッション。もちろん、自由に組み立ててもOK。

⚡ 磁界シミュレーター
磁力の強さ
弱い強い
棒磁石のN極から出てS極に入る磁力線の様子を観察できます。

・磁力線:N極から出てS極に入る方向の矢印
・方位磁針:その場所での磁界の向きにそろう
・砂鉄:磁力線に沿って並ぶ様子を再現
・磁力の強さは6段階。数字が大きいほど磁力線・方位磁針・砂鉄の間隔が狭くなり密になります
S極
N極

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表示になります。続きは自分で操作しよう。

ミッション 1

方位磁針で磁界の向きを調べよう

棒磁石のまわりに方位磁針を置いて、磁界の向きを見る。

  1. 「方位磁針を表示」にチェックを入れよう。
  2. N極の近く、S極の近く、磁石の真ん中の横で、方位磁針のN極はどちらを向いている?
  3. 磁力線の矢印の向きとくらべよう。

見るところ方位磁針のN極がさす向きと、磁力線の向き。

やってみたら開こう:わかること

方位磁針のN極がさす向きが、その場所の磁界の向き。棒磁石のまわりの磁界は、N極から出てS極に入る向きで、これを線で表したものが磁力線。

ミッション 2

砂鉄の模様と磁力線

砂鉄の並び方を、磁力線とくらべる。

  1. 「砂鉄を表示」にチェックを入れよう。
  2. 砂鉄はどんな模様に並んだ?
  3. 「磁力線を表示」も入れて、くらべよう。

見るところ砂鉄が多く集まるところと、磁力線の混み具合。

やってみたら開こう:わかること

砂鉄は磁力線にそって並ぶ。磁力線が混み合っている(極の近く)ほど、磁界が強い。

ミッション 3

磁石を強くすると?

棒磁石の磁力の強さを変えて、磁力線のようすをくらべる。

  1. 今の磁力の強さは 2 です。磁力線の間隔を見ておこう。
  2. 強さを 6 にしよう。
  3. 磁力線の間隔はどう変わった?

見るところ磁力線の間隔(混み具合)。

やってみたら開こう:わかること

磁界が強いほど、磁力線の間隔はせまく(密に)かかれる。

ミッション 4

強い電磁石をつくろう

電磁石の電流とコイルの巻き数を変えて、いちばん強い電磁石にする。

  1. 今は電流1A・巻き数5回の電磁石です。
  2. 電流を大きくしてみよう。次に巻き数を増やしてみよう。
  3. 磁力線の混み具合は、それぞれどう変わる?

見るところ電流・巻き数と、磁力線の混み具合。

やってみたら開こう:わかること

コイルに電流を流すと磁界ができ、電磁石になる。電流が大きいほど、コイルの巻き数が多いほど、磁界は強くなる。コイルのまわりの磁界は、棒磁石のまわりの磁界とよく似ている。

この道具でわかること

わかること
磁界の向き方位磁針のN極がさす向き。磁石ではN極から出てS極に入る
磁力線磁界のようすを表す線。間隔がせまいほど磁界が強い
電磁石コイルに電流を流すとできる。電流が大きい・巻き数が多いほど強い

電流の向きを逆にすると、電磁石のN極とS極も逆になります。

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。