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電磁誘導と発電機

1 電流を取り出す仕組み

(1)電磁誘導

 コイルに磁石を出し入れするなどして,コイルの中の磁界を変化させることによってコイルの中に電圧が生じて電流が流れます。この現象を電磁誘導といいます。

(2)誘導電流

 電磁誘導によって流れる電流のことをいいます。

電磁誘導によって発生する電圧を誘導起電力といいます。

  • 誘導電流の向き

     コイルや磁石が動く向きなどによって決まります。誘導電流の向きを逆にするにはコイルの中の磁界の変化を逆にします。

    〈コイルの中の磁界の変化と流れる電流の向き〉

  • レンツの法則

     誘導電流は磁界の変化をさまたげる磁界をコイルにつくり出すように流れます。

  • 誘導電流の強さ

     コイル内の磁界の変化を大きくすると誘導電流は強くなります。また,コイルの巻き数を増やすほど,動かす磁石の磁力を強くするほど誘導電流は強くなります。

  • 検流計

     電流の大きさだけでなく,針の振れる向きから電流の流れる向きも調べることができます。

    〈実験〉磁石とコイルによる電流の発生

 〈結果〉

 
検流計の針 +側 −側 −側 +側 0
電流の向き b a a b ×
  • では,コイルの中の磁界が変化しない。

    棒磁石を速く動かすと,強い電流が流れる。

(3)発電機

 電磁誘導を利用して,電流を連続的に得られるようにした装置のことを発電機といいます。

  • 自転車の発電機の仕組み

     回転する磁石と固定されたコイルによってできています。
     ①磁石が回転→②コイル内の磁界の強さが変化→③コイルに誘導電流が流れ電球が点灯

自転車の発電機のしくみ

(4)発電機と誘導電流

 発電機で得られる誘導電流の向きは磁石が半回転するごとに磁極(NとS)が入れかわり逆向きになります。また,回転している間は電流の強さは絶えず変化します。

〈誘導電流の流れる向きと強さ〉

2 直流と交流

(1)直流電流

 流れる向きと強さが変わらない電流のことを直流電流といいます。乾電池の電流は直流です。

〈発光ダイオードで見た違い〉

(2)交流電流

 流れる向きと強さが周期的に変化する電流のことを交流電流といいます。家庭用のコンセントは交流です。

  • 周波数

     交流で1秒間に電流の向きが一定の向きに変わる回数を周波数といいます。単位はHz(ヘルツ)が使われます。日本の家庭で使われている交流の周波数は,東日本では50Hzで西日本では60Hzです。

  • 交流の利点

     変圧器を利用して簡単に電圧の大きさを変化させることができます。高電圧にすると電流が小さくなり長距離を送電しても損失が少なくなります。

  • 発光ダイオード(LED)

     決まった向きに電流が流れるような仕組みになっており,少ない電圧で明るく点灯させることができます。普通の電球とは異なり,発熱もほとんどありません。

    発光ダイオード

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