T『今日の授業はちょっとむつかしいぞ』と前置きをしておいてはじめる。
まず、こうだ
■ 導線の近くで磁石を動かすと、導線をとりかこんでいる磁界の向きや大き さが変化することになる。「導線のまわりで磁界が変化すると、導線(コイ ル)に電流が流れる。」と学習してきた。では、永久磁石ではなしに、電流 がコイルのまわりにつくる磁界ではどうだろう。確かめてみよう。 (図 コイルA:電源装置に接続 コイルB:鉄心を入れ、検流計に接続) (1) コイルAに電流(直流)を流し続けてみよう。コイルBに電流は流れるだ ろうか。 |
<予想> ア 流れる 6名
イ 流れない 20名
ウ その他 数名:なぜかみんなが手をあげるところへは
あげたくない生徒がいつもいる。
でも、これが、ときどき正解になるか
ら科学は面白い。
それぞれの意見を求めるが、『なんとなく』しかなかなか出てこない。
はじめに『むつかしいぞ』なんていうんではなかった。(^_^;)
こうなれば、こちらからまくしたてる。
T『そりゃ、そうやなこんなことで、つながってもいないのに、こちらに電流
がこちら(コイルB)に流れ出すんやったら、これはマジックやな。電気使
っている近くおいておいたら、自然に電流が流れ出す。そしたら、電気代が
タダに・・・』とまくしたてる。
S『やー、またや・・・』
そして、もう一方の方も・・・
T『そうや、わざわざ、こんな実験をしようというんやし、それからコイルに
電流流したら、それだけでも磁石に・・・』
S『どっちなんよ?(゚_。)?(。_゚)?』
T『それじゃ、今日はさっそく実験しようか。』と。(1)に続き連続して実験(
生徒実験)に取り組ませる・
(2) コイルAに流れる電源のスイッチを入れたり、切ったりしてみよう。コ イルBに電流は流れるだろうか。 (3) コイルAに流れる電流の大きさを大きくしたり、小さくしたりしたらど うだろう。 (4) コイルAに電流を流しながら、鉄心を出し入れすると、コイルBには電 流が流れるだろうか。 (5) スイッチを入れたり、切ったりすると、コイルBのまわりの磁界が変化 して、電流が流れた。コイルBにもっとたえまなく電流が流れるようにす るにはどうしたらよいだろう。コイルAに、交流を流してみよう。 ▼ コイルBにできる電流は、交流だろうか。直流だろうか。予想をして、 確かめてみよう。 |
(1)は、前時の磁石を動かさないとき、(2)(3)(4)は磁石を近づけたり遠ざけ
たりしたときに相当する。また、(5)は、それをもっと速く繰り返してやった
ときに相当するとまとめる。
また、(5)を、応用した器具として、変圧器(トランス)がある。と実際の
ものを見せながら説明をする。『あっ、それなら見たことがある。』という
声があがる。
技術の時間見たらしい、また、「テレビを分解したときに見た」という生徒
もいた。このあたりは、技術の授業との連携も必要であろう。
T『さて、前の時間に棒磁石を近づけたときと、遠ざけたときと、反対に検流
計の針が振れたのを覚えていますね。また、今の実験でも、(2)でスイッチを
入れたときと、切ったときと電流が反対に流れたのに気づきましたね。これ
は、どうしてでしょう。流れる電流の向きに約束があります。これをレンツ
の法則といいます。』と。続ける。
レンツおじさんの法則 ・・・・・・・(省略) ◎ レンツの法則…かたくいえば 誘導電流は、それによって生ずる磁界が、外からの作用する磁界の変化をさ またげる向きに流れる。 ◎ レンツの法則…やわらくいえば 磁界がませば、へらすように、へらせば、ますように電流が流れだす。全体 とすれば、磁界は同じ。 いわゆるヘソまがりの法則です。 極地研授業テキスト『ローレンツ力をつかまえよう』より |
あと、すこしくわしく説明しながら、練習問題4題をやらせる。
少し、難しそうにしていたが、磁界の変化が逆になれば、誘導電流の流れる向
きが反対に流れることは理解してくれたように思う。