【理科】電流がつくる磁力(5年生)〜電磁石のひみつ〜
みなさん、こんにちは!今日から「電流がつくる磁力」について一緒に学んでいきましょう。
「磁石(じしゃく)」といえば、砂場で遊ぶときに使うものや、冷蔵庫にプリントをはるものを思い浮かべますよね。でも、実は「電気」を使うことで、磁石を作ることができるんです!
これを「電磁石(でんじしゃく)」と呼びます。最初は「難しそうだな…」と思うかもしれませんが、仕組みがわかるととっても面白いですよ。まずはゆっくり進めていきましょう!
1. 電磁石(でんじしゃく)ってなんだろう?
電磁石とは、導線(どうせん)をぐるぐると巻いたもの(コイル)に電流を流したときに、磁石になるもののことです。
ふつうの磁石とちがって、電気を流している間だけ磁石になるのが大きな特徴です。
電磁石を作るのに必要なもの
・コイル:導線を何回もまいたもの。
・鉄芯(てっしん):コイルの中に入れる鉄のぼう。これを入れると磁力がグッと強くなります!
・電池と導線:電気を流すために必要です。
【豆知識】なぜ「鉄芯」を入れるの?
コイルだけに電気を流しても磁力は生まれますが、とっても弱いです。中に鉄のぼうを入れることで、鉄が磁石の力をまとめてくれるので、強い磁石に変身するんですよ!
ここまでのポイント:
電磁石は「電気を流したときだけ」磁石になる!
2. 電磁石の「極(きょく)」を調べてみよう
ふつうの磁石と同じように、電磁石にもN極とS極があります。でも、電磁石にはふつうの磁石にはできない「すごい特技」があるんです。
電流の向きを変えると、極が入れかわる!
乾電池の向きを反対にして、電流を流す向きを逆にしてみましょう。すると、方位磁針(ほういじしん)の針がさす方向も反対になります。
つまり、「電流の向きを変えると、電磁石のN極とS極も入れかわる」ということです!
【よくある間違い】
「電池を増やしたら極が変わる」と思い込んでしまうことがありますが、それは間違いです!変わるのは「向き」を変えたときだけですよ。
★覚え方のコツ:
「流れる向きが変われば、顔(極)も変わる!」と覚えておきましょう。
3. 電磁石を強くするには?
電磁石につくクリップの数を増やして、もっとパワーアップさせるにはどうすればいいでしょうか?方法は2つあります。
① 電流を大きくする
乾電池を2個にして「直列つなぎ(ちょくれつつなぎ)」にすると、流れる電流が大きくなります。電流が大きくなればなるほど、磁石の力は強くなります。
(※並列つなぎでは電流の大きさは変わらないので、強さはあまり変わりません。)
② コイルの巻き数(まきすう)を増やす
導線をまく回数を増やしてみましょう。たとえば、100回まきよりも200回まきの方が、磁力は強くなります。
【公式のような考え方】
・電流(電池)UP = 磁力UP!
・巻き数 UP = 磁力UP!
ポイント:
「もっと強くしたいときは、電気をたくさん流すか、たくさん巻く!」と覚えましょう。
4. 電磁石とふつうの磁石のちがい
ここで、電磁石がどれだけ便利か整理してみましょう。ふつうの磁石(永久磁石)とくらべると、3つの便利なポイントがあります。
1. スイッチで切りかえができる!(電気を切れば、ただの鉄に戻る)
2. 強さを変えられる!(電流や巻き数で調節できる)
3. 極を変えられる!(電池の向きを変えるだけ)
「最初は難しく感じるかもしれませんが、この3つのちがいがわかれば電磁石マスターまであと少しです!」
5. 私たちの生活で活躍する電磁石
電磁石は、みんなのまわりでたくさん使われています。代表的なものは「モーター」です!
モーターの仕組み
モーターの中には電磁石が入っています。電流を流して磁石の「退け合う力(NとNなど)」や「引き合う力(NとS)」を利用して、中の回転部分を回しています。
ミニ四駆、扇風機、洗濯機、電気自動車など、動くものの多くにはモーター、つまり電磁石が使われているんです。
大きなクレーン
鉄くずを集めるリサイクル工場では、巨大な電磁石がついたクレーンがあります。電気を流して鉄をペタッとくっつけて運び、落としたい場所で電気を切れば、鉄がパラパラと落ちる仕組みです。とっても便利ですね!
まとめ:これだけは覚えよう!
・電磁石は、コイルに電流を流したときだけ磁石になる。
・電流の向きを逆にすると、N極とS極も入れかわる。
・「電流を大きくする」か「コイルの巻き数を増やす」と、磁力は強くなる。
・モーターなど、私たちの生活に欠かせない道具に使われている。
お疲れ様でした!電磁石は、目に見えない「電気」と「磁力」をつなぐ魔法のような装置です。実験キットなどで実際に触ってみると、もっと楽しく理解できるはずですよ!