物理 第四編 「電気と磁気」 3 章 ： 電流と磁場 No.01 この章は変わったタイトルである。「電流と磁場」 ・・・。電流は電気で あるし、磁場とは磁石の作る磁石の世界のことである。なぜ電気と磁石が 関係するように語られるのか・・・。実は小学生がよくおこなう電磁石の 実験にそのヒントがある。 まずはこのプリントで磁石の基礎知識を固めておこう。 １、磁場 磁気量 1 A 磁気力 ・・・まずは磁石の基礎知識 Ｆ 磁石同士には力が働く。 この力の計算式は・・・ 磁気力 磁気量 2 m ＜磁気力の大きさ＞ Ｆ k0 m1 m2 r Ｆ＝ 2 （Ｎ） m ｒ 磁極 ＿＿＿ k0 ＝ 6.3 × 104（真空中） クーロン ★「磁気に関する＿＿＿＿＿＿＿＿の法則」という。 磁気量 強さを＿＿＿＿という ウェーバーＷｂ （単位は＿＿＿＿＿＿＿＿＿） 引 斥 ★力の向き（＿＿力か＿＿力か）は常識で考えよう。 ＜磁石の分割＞ 磁石はいくら小さく切っても、Ｎ極とＳ極がある。 B 磁場 H 磁石の周囲に砂鉄をまくと、何かに導かれる ように模様を描く。これは磁極が周囲に磁石の 磁界 磁場 世界である＿＿＿＿＿（別名：＿＿＿＿＿）を 作り出しているからだと考える。 → N S 電場と同じく、目に見えないので一工夫！ ＜磁場（磁界）＞ Ｎ １ Wb 強さ 向き ＿＿＿＿の＿＿極を置いた時に働く力の＿＿＿と＿＿＿を磁場の強さ、向きとする （電場と同じ決め方ですね） 向きは簡単に言うと・・・ ・Ｎ極から出てくる ・Ｓ極に入る 磁場の例を考えて、理解を深めよう。 ＋ N 1Wb N N この辺の磁場 30 (N/Wb) H= ＿＿＿ （ ）向き 右 力 =20N S 1Wb 力 =10N 1Wb 力 =30N N この辺の磁場 この辺の磁場 10 (N/Wb) H= ＿＿＿ 2 (N/Wb) H= ＿＿＿ （ ）向き 右 力 =8N 1Wb N 力 =2N （ ）向き 右 力 =2N 1Wb この辺の磁場 この辺の磁場 20 (N/Wb) H= ＿＿＿ この辺の磁場 8 (N/Wb) H= ＿＿＿ （ ）向き 左 1Wb N N 2 (N/Wb) H= ＿＿＿ （ ）向き 左 （ ）向き 左 強 ・磁場は磁極に近いほど＿＿＿くなる（上のイメージ通り） 。 出ていく 入っていく ・磁場は N 極からは＿＿＿＿＿＿＿＿向きで、S 極には＿＿＿＿＿＿＿＿向きである。 問題 １、図のような磁極が磁場から力を受けている。この場所での磁場を求めなさい。 ① ② 2Wb 6N N 1Wb の磁極を置いたときを イメージすると・・・ 2Wb 4N S 1Wb の磁極を置いたときを イメージすると・・・ N/Wb 向き 右 磁場 H の強さ ３ 2 N/Wb 磁場 H の強さ 向き 右 ２、置かれた磁極にかかる力を求めなさい。 ① 2Wb ② N 2Wb S 磁場 H = 3(N/Wb) 磁場 H = 4(N/Wb) N 向き 右 力の強さ 6 8 N 向き 左 力の強さ ２より・・・m(Wb) の磁極が磁場 H から受ける力の大きさＦを式にすると・・ m(Wb) 力Ｆ ＜磁極が磁場から受ける力＞ Ｆ＝ 磁場 H mH(N) 問 33 1.0 × 10 － 3Wb の S 極を置くと，右向きに 1.2 × 10 － 2N の磁気力を受ける場所の磁場 H〔N/Wb〕 の向きと強さを求めよ。 C 磁力線 磁力線 磁場を電気のときと同じように線（＿＿＿＿＿＿）で表す。 ＜磁力線のきまりごと＞ Ｎ Ｓ ・＿＿＿＿極から出る、＿＿＿＿極に入る （磁極の強さぐらいの本数が出入りする）。 Ｈ本 ・磁場の強さがＨの場所では 1m2 当り 書く。 ・交わらない。 見えない「場」を表現するので、どうしても 電気の「電場」と似てしまう・・・ Ｎ N S N N Ｓ ＜＋α：地球の磁場（地磁気）＞ 地球は大きな磁石だが、磁石としての ( 水平成分） 地球の自転軸 Ｓ極（北極）と自転の北極はずれてい る。更に、磁力線は地面に対して水平 ではない。このような微妙なずれを 偏角と伏角で表す。 北極 磁石の指す北 北極 垂直分力 例えば、この辺りの 地磁気を拡大すると D 磁化 鉄に強い磁石を近づけると磁石になる（だからくっつく） 。このように物質が磁石になる ことを「＿＿＿＿される」という。磁化のされ方には次の３パターンがある。 磁化 磁場 H の向きに 磁場 H の向きに 磁場 H の向きに 従って強力に 従って弱く 逆らって弱く 磁化される 磁化される 磁化される （ 強 ＿＿＿＿磁性体という 常 ＿＿＿＿磁性体という 反 ＿＿＿＿磁性体という
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