中学受験の理科 電流とモーター~電流が流れるコイルの問題演習【1】

                          

2021/05/02

 

この演習問題は、かならず3つの学習を終えてから取りくんでください。

【電流と電気回路の基本】
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【電流と電磁石】
中学受験の理科 電流と電磁石~これだけの習得で基本は完ペキ!

【電流とモーター】
中学受験の理科 電流とモーター~電磁石の基本を理解すれば簡単!

 

【問題】

導線を円形にまいたコイルをつくり、磁石のN極とS極のあいだに置きました。

  • コイルA:円形の面は、垂直になっている。
  • コイルB:円形の面は、水平になっている。
  • コイルC:円形の面は、水平から45°かたむいている。

 

黒い矢印の方向に電流を流したとき、円形のコイルは回転するでしょうか。また、もし回転するのであれば、XまたはYのどちら方向に回転しますか?

なお、導線をまく方向に注意してください。コイルCの導線は、コイルA・コイルBとは逆の方向にまかれています。

 

解答と解説

【解答】

コイルA:Xの方向に回転する。

コイルB:回転しない。

コイルC:Yの方向に回転する。

 

【解説】

電磁石のN極とS極を考えるときに守ることは、以下の3点です。

  1.  コイルの図に、電流が流れる向きを書きこむ。
  2.  電流の向きと、右手の4本指を合わせる。
  3.  右手の親指方向がN極。

 

【コイルA】

コイルAに流れる電流の向きを書きこんだものが、下図の左です。電流の向きと右手の4本指の方向を合わせると、親指はコイルの向こう側をさします。つまり、コイルの向こう側がN極で、手前側がS極。

コイルを平たい磁石と考えて、図示したのが下図のまん中です。N極は磁石の向こう側ということになります。

 

下図の右では、電磁石のN極とS極がさす方向を、もっと分かりやすく示しました。手前側がS極で、向こう側がN極です。

電磁石のN極は上に置かれたN極と反発し、電磁石のS極は下に置かれたS極と反発します。その結果、コイルAは、Xの方向に回転するわけです。

 

 

【コイルB】

コイルBに流れる電流の向きを書きこんだものが、下図の左です。電流の向きと右手の4本指の方向を合わせると、親指はコイルの下側をさします。つまり、コイルの下側がN極で、上側がS極。

コイルを平たい磁石と考えて、図示したのが下図のまん中です。N極は磁石の下側ということになります。

 

下図の右では、電磁石のN極とS極がさす方向を、もっと分かりやすく示しました。下側がN極で、上側がS極となっています。

電磁石のN極は下に置かれたS極と引きあい、電磁石のS極は上に置かれたN極と引きあいます。その結果、コイルBは、上下に引かれたまま回転しません。

 

 

【コイルC】

コイルCに流れる電流の向きを書きこんだものが、下図の左です(導線をまく向きに注意)。電流の向きと右手の4本指の方向を合わせると、親指はコイルの手前側ななめ上をさします。つまり、コイルの手前側ななめ上がN極で、コイルの向こう側ななめ下がS極。

コイルを平たい磁石と考えて、図示したのが下図のまん中です。N極は磁石の手前側ななめ上ということになります。

 

下図の右では、電磁石のN極とS極がさす方向を、もっと分かりやすく示しました。手前側ななめ上がN極で、向こう側ななめ下がS極です。

電磁石のN極は上に置かれたN極と反発し、電磁石のS極は下に置かれたS極と反発します。その結果、コイルCは、Yの方向に回転するわけです。

 

 

完全に回答できなかった場合は、以下の学習が不足しているので、あらためて取りくみ直してください。

【電流と電気回路の基本】
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【電流と電磁石】
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【電流とモーター】
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