物理分野の用語と知識の問題
コイルの両端を検流計につなぎ、コイルの上から棒磁石を近づけたり遠ざけたりする実験を行った。棒磁石の N 極を下に向けて、コイルの上からコイルの中へ入れたところ、検流計の針は右にふれた。
この装置を使って、同じコイルと棒磁石で実験を続けたときのようすについて述べた文として正しいものを、次のア〜エから 1 つ選べ。
- ア 棒磁石の S 極を下に向けて、コイルの上からコイルの中へ入れると、検流計の針は右にふれる。
- イ 棒磁石の N 極を下に向けてコイルの中へ入れたあと、上へ引き出すと、検流計の針は右にふれる。
- ウ 棒磁石の N 極を下に向けて、前より速くコイルの中へ入れると、検流計の針は右に、前より大きくふれる。
- エ 棒磁石の N 極を下に向けてコイルの中へ入れたあと、そのまま磁石を止めておくと、電流は流れ続け、検流計の針は右にふれたままになる。
この問題で使うもの
- 電流と磁界・電磁誘導の用語（説明と入口の問題）
この問題を解けるようになるまで（2 技能）
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ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
「電流と磁界・電磁誘導の用語」の技能を使う。誘導電流の向きと大きさが、何によって変わるかを整理しよう。
ヒント 2
極を逆にするか動かす向きを逆にすると、誘導電流の向きは逆になる。速く動かすほど誘導電流は大きくなり、磁石を止めると誘導電流は流れない。
ヒント 3
アとイは、基準の実験から極または動かす向きのどちらか 1 つだけを逆にしているので、針がふれる向きを考えれば判断できる。エは、磁界が変化しているかどうかを考えよう。
答えと解説
答えを見る
ウ
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解説を読む
「電流と磁界・電磁誘導の用語」の知識を使う。
用語の確認
コイルの中の磁界が変化すると、コイルに電圧が生じて電流が流れる。この現象を電磁誘導といい、流れる電流を誘導電流という。
誘導電流のきまり
- 磁界が変化している間だけ流れる。磁石を止めると磁界が変化しないので、電流は流れない。
- 磁石の極を逆にするか、磁石を動かす向きを逆にすると、誘導電流の向きは逆になる。
- 磁石を速く動かすほど、また磁石の磁力が強いほど、コイルの巻数が多いほど、誘導電流は大きくなる。
基準: N 極を下にして入れる → 針は右にふれる
選択肢を確かめる
- ア: 誤り。動かす向きは同じで極が逆（S 極）なので、誘導電流の向きは逆になり、針は「左」にふれる。
- イ: 誤り。極は同じ（N 極）で動かす向きが逆（引き出す）なので、針は「左」にふれる。
- ウ: 正しい。極も動かす向きも同じなので針は右にふれ、速く動かすほど誘導電流は大きくなるので、針は前より大きくふれる。
- エ: 誤り。磁石を止めるとコイルの中の磁界が変化しなくなるので、誘導電流は流れず、針は 0 にもどる。
よって、答えはウである。
別解
ア: N 極を入れたときと S 極を入れたときでは、誘導電流の向きが逆になるので、針は左にふれる。誤り。イ: 磁石を入れるときと引き出すときでは、誘導電流の向きが逆になるので、針は左にふれる。誤り。ウ: 磁石を速く動かすほど、コイルを貫く磁界の変化が急になり、誘導電流は大きくなる。向きは同じ（右）で、前より大きくふれる。正しい。エ: 磁石を止めると、コイルの中の磁界が変化しなくなるので、誘導電流は流れず、針は 0 にもどる。誤り。よって答えはウ。