電流でんりゅうが つくる 磁力じりょく (電磁石でんじしゃく)

この 章しょうで 学まなぶこと

4 年生ねんせい で 「電気でんき の はたらき」 を 学まなび、 直列ちょくれつ と 並列へいれつ の つなぎ方かた で 豆まめ電でん球きゅう の 明あかるさ や モーター の 速はやさ が 変かわる こと を 確たしかめ ました。

5 年生ねんせい で は その 続つづき と して、 「電流でんりゅう が 流ながれる と 磁力じりょく が 生うまれる」 と いう ふしぎ な はたらき を 学まなび ます。 そして ものづくり で 電磁石でんじしゃく (でんじしゃく) を 自分じぶん の 手て で 作つくり ます。

• 電磁石でんじしゃく の しくみ (鉄しんてつしん + コイル + 電流でんりゅう) を 知しる
• 自分じぶん で 電磁石でんじしゃく を 作つくって 動うごかす
• 電磁石でんじしゃく に も N 極ごく と S 極ごく が ある こと、 電流でんりゅう の 向むき で 入いれ替かわる こと を 知しる
• 電流でんりゅう の 大おおきさ で 磁力じりょく が 変かわる こと を 実じっ験けん で 確たしかめる
• コイル の 巻まき数すう で 磁力じりょく が 変かわる こと を 実じっ験けん で 確たしかめる
• 身近みぢかな 電磁石でんじしゃく (モーター・スピーカー・リレー・電でん磁じ石しゃく クレーン) を 知しる

ポイント: 電磁石でんじしゃく は 「電気でんき を 流ながして いる 間ま だけ 磁石じしゃく に なる」 のが ふつう の 磁石じしゃく と ちがう ところ。 スイッチ を 切きる と 磁力じりょく が なくなる ので、 「磁力じりょく を 自じ由ゆう に つけ たり 消けし たり できる 磁石じしゃく」 と 言いえ ます。 これ が モーター や スピーカー に つかわ れる 理り由ゆう です。

1. 電磁石でんじしゃく と は

電磁石でんじしゃく (でんじしゃく) と は、 つぎ の 3 つ の 部品ぶひん で できた 磁石じしゃく です。

部品ぶひん	何なに を つかう か	はたらき
**[[鉄しん	てつしん]]**	鉄てつ の くぎ や ボルト
コイル	エナメル線せん を ぐるぐる 巻まいた もの	電でん流りゅう が 流ながれる 通とおり道みち
**[[電流	でんりゅう]]**	電池でんち と スイッチ

エナメル線せん を 鉄てつ の くぎ に 同おなじ 向むき で ぐるぐる 巻まいて、 電池でんち を つなぐ と、 鉄てつ の くぎ が 磁石じしゃく に なる の です。

じょうたい	鉄てつしん は…?
電でん流りゅう が 流ながれて いる	磁石じしゃく (鉄てつ を 引ひきつける)
スイッチ を 切きる (電でん流りゅう が 止とまる)	ふつう の 鉄てつ (磁石じしゃく で ない)

大事だいじ: 電でん流りゅう を 流ながす と コイル の 中なか に 磁力じりょく が 生うまれる。 これ を 「電でん流りゅう の 磁気じき作さ用よう」 と 言いい ます。 エルステッド と いう 人ひと が 約やく 200 年ねん前まえ に 発はっ見けん しました。

コイル だけ でも 磁石じしゃく に なる の？

実みのる は、 コイル だけ (鉄しんてつしん なし) でも 弱よわい 磁石じしゃく に なり ます。 でも、 中なか に 鉄てつしん を 入いれる と 磁力じりょく が 何なん十じゅう倍ばい にも 強つよく なる。 鉄てつ が 磁力じりょく を 集あつめる は たらき が ある から です。

2. 電磁石でんじしゃく を 作つくろう (ものづくり)

実じっ際さい に 自分じぶん の 手て で 電磁石でんじしゃく を 作つくって みます。 5 年生ねんせい の 学習がくしゅう指導しどう要領ようりょう に 必須ひっす の ものづくり と して 入はいって い ます。

用よう意い する もの

もの	数かず	役やく割わり
エナメル線せん (0.4 mm くらい)	約やく 5 m	コイル に なる
太ふとい 鉄てつ の くぎ (10 cm くらい)	1 本ほん	[[鉄しん
電池でんち (1.5 V)	1 個こ	電でん流りゅう の 源みなもと
電池でんち ボックス	1 個こ	電池でんち を 持もつ
スイッチ	1 個こ	電でん流りゅう を 止とめる・流ながす
クリップ	5 〜 10 個こ	引ひきつけ られる か 確たしかめる
紙しやすり	少すこし	エナメル線せん の 先さき を けずる

作つくり方かた

ステップ	やる こと
①	エナメル線せん を 鉄てつ の くぎ に 100 回かい同おなじ 向むき で 巻まく (ぐるぐる ぐるぐる)
②	巻まき始はじめ と 巻まき終おわり の 線せん を 20 cm くらい 残のこす
③	残のこした 線せん の 先さき (両りょうはし) を 紙しやすり で けずる (エナメル を はがす と 電でん流りゅう が 流ながれる)
④	電池でんち ボックス と スイッチ と コイル を つなぐ
⑤	スイッチ を 入いれて、 クリップ に 鉄てつしん を 近ちかづける

確たしかめ 方かた

• スイッチ ON → クリップ が 鉄てつしん に くっつく = 磁石じしゃく に なって いる
• スイッチ OFF → クリップ が ぽろぽろ 落おちる = 磁石じしゃく で なくなった

ポイント: エナメル線せん の 先さき を 紙かみやすり で けずる の を 忘わすれる と、 電でん流りゅう が 流ながれず 失しっ敗ぱい する。 エナメル は 電気でんき を 通とおさない から です。 一番いちばん多おおい 失しっ敗ぱい な ので 注意ちゅうい。

3. 電磁石でんじしゃく の N 極ごく・S 極ごく と 電でん流りゅう の 向むき

電磁石でんじしゃく に も ふつう の 磁石じしゃく と 同おなじ よう に N 極ごく と S 極ごく が あり ます。 でも、 ふつう の 磁石じしゃく と ちがう 大おおきな とくちょう が あり ます。

大事だいじ: 電流でんりゅう の 向むき を 反対はんたい に する と、 N 極ごく と S 極ごく が 入いれ替かわる。 これ は ふつう の 磁石じしゃく で は 絶ぜっ対たい に 起おき ない ふしぎ な こと です。

確たしかめ 方かた

やり方かた	わかる こと
電磁石でんじしゃく に 方ほう位い磁じ針しん を 近ちかづける	どちら が N 極ごく か わかる (方位ほうい磁針じしん の N 極ごく と 反発はんぱつ する 方かた が 電磁石でんじしゃく の N 極ごく)
電池でんち の + 極ごく と − 極ごく を 入いれ替かえる	電でん流りゅう の 向むき が 反対はんたい に なる
もう 一度いちど方位ほうい磁針じしん を 近ちかづける	「さっき まで N だった 方かた」 が S に 入いれ替かわって いる

電でん流りゅう の 向むき	鉄てつしん の 頭あたま	鉄てつしん の 先さき
→ の 向むき	N 極ごく	S 極ごく
← の 向むき (反対はんたい)	S 極ごく	N 極ごく

ポイント: モーター が 回転かいてん する しくみ も これ と 関かん係けい が あり ます。 電でん流りゅう の 向むき を 速はやく 入いれ替かえる と、 N と S が 入いれ替かわって 「引ひきつけ → 反発はんぱつ」 を くり返かえし、 回まわり 続つづける の です。

4. 電流でんりゅう の 大おおきさ で 磁力じりょく が 変かわる

「電池でんち を 1 個こ から 2 個こ に ふやす と、 電磁石でんじしゃく は もっと 強つよく なる かな？」 を 条件制御じょうけんせいぎょ で 確たしかめ ます。

じょうけん

• 変かえる : 電池でんち の 数かず (1 個こ・2 個直列ちょくれつ)
• そろえる : コイル の 巻まき数すう (100 回かい)、 鉄てつしん、 同おなじ 電磁石でんじしゃく
• 計はかる : 引ひきつけた クリップ の 数かず

結けっ果か (例れい)

電池でんち の 数かず	電でん流りゅう (約やく)	引ひきつけた クリップ
1 個こ (1.5 V)	1 A	5 個こ
2 個[[直列	ちょくれつ]] (3 V)	2 A

考察こうさつ: 電池でんち を 2 個直列ちょくれつ に する と 電でん流りゅう が 2 倍ばい に なり、 引ひきつけた クリップ も 約やく 2 倍ばい に なった。 つまり 電でん流りゅう が 大おおきい ほど 磁力じりょく が 強つよい。

大事だいじ: 並列へいれつ つなぎ で は ない こと に 注意ちゅうい。 4 年生ねんせい で 学まなんだ よう に、 直列ちょくれつ = 電でん流りゅう が ふえる、 並列へいれつ = 長持ながもち する でした。 電磁石でんじしゃく を 強つよく したい なら 直列ちょくれつ。

5. コイル の 巻まき数すう で 磁力じりょく が 変かわる

つぎ は 「コイル を たくさん 巻まく と もっと 強つよく なる か」 を 確たしかめ ます。

じょうけん

• 変かえる : コイル の 巻まき数すう (50 回かい・100 回かい・200 回かい)
• そろえる : 電池でんち 1 個こ (1.5 V)、 鉄てつしん、 同おなじ エナメル線せん の 太ふとさ
• 計はかる : 引ひきつけた クリップ の 数かず

結けっ果か (例れい)

巻まき数すう	引ひきつけた クリップ
50 回かい	3 個こ
100 回かい	5 個こ
200 回かい	10 個こ

考察こうさつ: 巻まき数すう が 多おおい ほど 磁力じりょく が 強つよく なった。 50 回かい → 200 回かい (4 倍ばい) で クリップ も 約やく 3 倍ばい に なった。 つまり 巻まき数すう が 多おおい ほど 磁力じりょく が 強つよい。

まとめ

くふう	磁力じりょく
電でん流りゅう を 大おおきく する (電池でんち を [[直列	ちょくれつ]] で ふやす)
コイル の 巻まき数すう を ふやす	強つよく なる
両方りょうほう同時どうじ に する	もっと 強つよく なる

ポイント: 工場こうじょう で 鉄てつ を 持もち上あげる 電磁石でんじしゃく クレーン は、 巻まき数すう を 何なん千せん回かい も して、 大おおきな 電でん流りゅう を 流ながして い ます。 だから 何なに トン も の 鉄板てっぱん を 持もち上あげ られる の です。 そして スイッチ を 切きれば 一いっ瞬しゅん で はなせる の が 強つよみ です。

6. 身近みぢか な 電磁石でんじしゃく

電磁石でんじしゃく は 私たちたち の くらし の あちこち で つかわ れて い ます。

モーター

電気でんき で 物もの を 動うごかす ほぼ すべて の 道具どうぐ に 入はいって い ます。

• 扇風ぷう機・洗せん濯たく機・電車でんしゃ・エレベーター・電気でんき自動車じどうしゃ
• 電磁石でんじしゃく と ふつう の 磁石じしゃく を 組くみ合あわせ、 N と S を 速はやく 入いれ替かえて 回転かいてん さ せる
• 4 年生ねんせい で 動うごかした 「プロペラ 付つき モーター」 も 同おなじ しくみ

スピーカー

音 を 出だす 道具どうぐ。

• スピーカー の 中なか に 電磁石でんじしゃく と コーン (ふるえる 紙かみ) が 入はいって いる
• 電でん流りゅう が 速はやく 変かわる と 電磁石でんじしゃく も 速はやく 変かわり、 コーン が ふるえて 音おと が 出でる
• イヤホン も 同おなじ しくみ

リレー と 電磁ロックでんじロック

• リレー : 弱よわい 電でん流りゅう の 電磁石でんじしゃく で、 強つよい 電でん流りゅう の スイッチ を ON/OFF する 部品ぶひん (車しゃ や 家か電でん の 中ちゅう)
• 電磁でんじロック : ホテル や マンション の 入いり口くち の 電でん気き じょう。 カード を かざす と 電磁石でんじしゃく が 動うごいて 鍵かぎ が 開ひらく

電磁石 クレーンでんじしゃく クレーン

工場こうじょう で 鉄板てっぱん や 鉄てつくず を 持もち上あげる 大型おおがた クレーン。

• スイッチ ON で 大おおきな 電磁石でんじしゃく が 強つよい 磁力じりょく を 出だし、 鉄てつ を 引ひきつける
• 運はこんだ 場ばしょ で スイッチ OFF → 一いっ瞬しゅん で 鉄てつ が 落おちる
• ふつう の 磁石じしゃく で は 「はなす」 が できない から、 電磁石でんじしゃく で ない と できない 仕事しごと

7. ふりかえり

この 章しょう で 学まなんだ こと を ふりかえり ましょう。

• 電磁石でんじしゃく は 鉄しんてつしん + コイル + 電流でんりゅう で できる と 言いえる
• 電でん流りゅう が 流ながれて いる 間ま だけ 磁石じしゃく に なる こと が わかる
• エナメル線せん の 先さき を 紙しやすり で けずる 必ひつ要よう が ある と 言いえる
• [ ]電磁石でんじしゃく に も N 極ごく と S 極ごく が あり、 電でん流りゅう の 向むき で 入いれ替かわる と 言いえる
• 電でん流りゅう が 大おおきい ほど 磁力じりょく が 強つよい (電池でんち を 直列ちょくれつ で ふやす) と 言いえる
• コイル の 巻まき数すう が 多おおい ほど 磁力じりょく が 強つよい と 言いえる
• モーター・スピーカー・リレー・電磁石でんじしゃく クレーン が 電磁石でんじしゃく の 利り用よう と 言いえる
• [ ]自分じぶん で 電磁石でんじしゃく を 作つくって 動うごかす こと が できる

この 章しょうの 安全あんぜん配はい慮りょ

• 電池でんち の + と − を 直接ちょくせつ つなが ない (ショート = 大だい電でん流りゅう が 流ながれて 電池でんち が 熱あつく なる、 やけど・電池でんち の はれつ の 危き険けん)
• 巻まきはじめ と 巻まき終おわり の 線せん が 触ふれ ない よう に (これ も ショート の 元もと)
• コイル と 鉄てつしん が 熱あつく なる こと が ある — 長ながく 電でん流りゅう を 流ながし っぱなし に しない (5 〜 10 秒びょう で スイッチ を 切きる)
• エナメル線せん を 引ひっぱら ない — 切きれる と 火花ひばな が 飛とぶ・コイル が ほどける
• 使つかい終おわったら かならず スイッチ を 切きる (電池でんち が 早はやく 切きれる だけ で なく 発熱はつねつ が こわい)
• 電でん流りゅう計 を つかう とき は、 必かならず 直列ちょくれつ に つなぐ (並列へいれつ に つなぐ と こわれる、 4 年生ねんせい復ふく習しゅう)
• 強つよい 磁石じしゃく を 心しん臓ぞう ペース メーカー の 人ひと に 近ちかづけ ない (家か族ぞく に 確認かくにん)、 磁気じき カード (定てい期き券けん・キャッシュ カード) に 近ちかづけ ない

次じの 章しょう: 第だい 8 章しょう で は 「流れる 水ながれる みず の はたらき と 土地とち の 変へん化か」 を 学まなび ます。 4 年生ねんせい で 学まなんだ 「雨水あまみず の 行方ゆくえ」 が、 5 年生ねんせい で は 川がわ の 上流じょうりゅう・中流ちゅうりゅう・下流かりゅう と いう 大おおきな スケール に 進化しんか します。 浸食しんしょく・運搬うんぱん・堆積たいせき の 3 つ の はたらき で 土地とち が どう 変かわる か、 大雨おおあめ や 洪水こうずい と どう 関かん係けい する か、 自分じぶん の 町まち の 川かわ を 思おもい 浮うかべ ながら 学まなび ましょう。