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 年ねん生せいで 「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 年ねん生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 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 (鉄しんてっしん + コイルこいる + 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 極きょくと S 極きょくがあること、 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
• コイルこいる 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 (モーターもーたー・スピーカーすぴーかー・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 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
鉄しんてっしん	鉄てつのくぎやボルト	コイルの中なかに入いれる心こころ (しん)
コイルこいる	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	コイルに電気でんきを流ながす

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？

実じつは、 コイルだけ (鉄しんてっしん 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	鉄しんてっしん
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 極きょくと S 極きょ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 極きょくかわかる (方位ほうい磁針じしんの N 極きょくと反発はんぱつする方ほうが電磁石でんじしゃくの N 極ごく)
電池でんちの + 極きょくと − 極きょ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 だった方ほう」 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	10 個こ

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: 並列つなぎへいれつつなぎではないことに注意ちゅうい。 4 年ねん生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. コイルこいる 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)	強つよくなる
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。 だから何なん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。

モーターもーたー

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み合わせくみあわせ、 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 年ねん生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

スピーカーすぴーかー

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 鉄しんてっしん + コイルこいる + 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 極きょくと 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 (ショートしょーと = 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 年ねん生せいで学まなんだ 「雨水あまみずの行方ゆくえ」 が、 5 年ねん生せいでは 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。