右ねじの法則とフレミングの左手｜磁界の向きを方位磁針で調べる教材
中学2年 / 第1分野 (3)電流とその利用 (イ)電流と磁界
磁界は目に見えません。方位磁針を1つずつ置いて向きを読み、それをつないで線にする。この手つづきを黒板で再現するのは大変です。
このツールは、厚紙を斜めから見下ろした図で、導線が同心円のまん中を通っていることが見えます。方位磁針は何個でも置けて、つかんで動かせます。磁界の向き（矢印とN極・S極）は既定では出しません。自分で調べてから答え合わせをする順番にしてあります。
この単元で つまずくところ
- 磁界の向きは方位磁針で調べるもの。 矢印を先に見てしまうと、調べる意味がなくなります。このツールは矢印を既定でオフにしています。
- 右ねじの向きは、電流の向きで決まる。 電流を逆にすると磁界も逆になります。導線を1本立てただけの図で確かめられます。
- コイルの磁界は棒磁石と同じ。 電流を逆にするとN極とS極が入れかわります。
- 電流と磁石、片方だけ逆にすると力も逆。 両方逆にすると元に戻ります。ここが試験でよく問われます。
- 電磁誘導は「動かしているあいだだけ」。 止めると、コイルの中に磁石があっても電流は流れません。
- まん中を越えると電流の向きが逆になる。 磁石をコイルに深く入れていくと、磁力線がふえる段階から減る段階に変わります。速さの向きだけでは決まりません。
このツールで 何が見えるか
- まっすぐな導線
- 厚紙に導線を立てた図です。同心円の磁力線と、方位磁針を何個でも置けます。電流を大きくすると線の本数がふえます。
- コイル
- 厚紙をコイルに通してあります。らせんの手前の弧だけ濃く描いているので、コイルに見えます。まわりのどこにでも方位磁針を置けます。
- 電流が受ける力
- N極が上・S極が下の磁石のあいだに、レールにのせた導線を渡してあります。スイッチを押すと電流が流れ、導線がなめらかに動きます。
- 電磁誘導
- 棒磁石をつかんで動かします。検流計の針が振れ、コイルの手前の弧に誘導電流の向きが出ます。
- コイルの中の磁力線
- 横棒で本数のめやすを出します。まん中で最大になり、そこが電流の向きの折り返し点です。
- 磁界の向き（答え）
- トグルで出せます。既定はオフです。
授業での使い方
導線のまわりに方位磁針を4個置き、電流の向きを逆にして針がぜんぶ反転するのを見せます。
「力の向き」の場面で、電流と磁石の向きを組み合わせて4通り試させます。片方だけ逆・両方逆の結果を表にします。
電磁誘導で、磁石をコイルの向こう側まで通り抜けさせます。まん中で針が0になり、そこから向きが逆になることを確かめさせます。発電機につなげられます。
どの使い方でも、動かした条件はそのままURLに入ります。 画面の「リンクをコピー」を押して配れば、生徒の端末でも同じ画面が開きます。 生徒が見つけた条件のリンクを提出させれば、そのまま記録になります。
すぐ使える条件
- 導線：方位磁針で調べる矢印は出さない
- 導線：答え合わせ右ねじのきまり
- 力の向きスイッチを押すと動く
- 電磁誘導出し入れすると針が振れる
あえて入れていないもの
中学校で教える形を優先して、省いている条件があります。 教科書や資料集の数値と合わないことがあるので、先に書いておきます。
- 磁界の強さは目安の横棒で出します。距離と強さのグラフはありません。
- 「磁界の向き（答え）」は、ページを開くたびにオフに戻ります。
- 方位磁針は最大12個です。
- 誘導電流の大きさは目安です。単位はありません。
よくある質問
方位磁針はどうやって増やしますか？
「方位磁針を おく」を押すと1つ増えます。つかんで好きな場所へ動かせます。厚紙の上なら手前にも奥にも置けるので、まわりを一周ぶん調べられます。
磁界の向きを隠したまま授業を始められますか？
既定で隠れています。方位磁針で調べさせたあと、「磁界の向き（答え）」で答え合わせをする順番で使えます。
磁石をコイルに入れたまま止めるとどうなりますか？
電流は流れません。検流計は0で、コイルに電流の向きも出ません。「動かしているあいだだけ」がこの単元の核心です。
ほかの教材は 中学理科ラボの一覧 から。
直してほしいところは 改善の要望 から。ツールの画面の「要望を送る」を押せば、そのとき見ていた条件のURLが付いた状態で開きます。