電磁誘導と発電
このノートの問いがそのまま復習カードになり、忘れかけたころに出題されます。
学習指導要領 第 1 分野 (3) 電流とその利用 ア (イ)「電流と磁界」㋒。
0. どういう論点か
前のノートは「電流を流すと動く」でした。ここはその逆向きです——
動かすと電流が流れる。この 2 つが揃って、モーターと発電機の関係になります。
肝心なのは、磁石が動いているあいだだけ電流が流れるという点です。
磁石を近づけたまま止めると、電流は流れません。
引っかけの分かれ目は次の 3 つ。
- 止めている間は電流が流れない（磁界が変化している間だけ）
- 近づけるときと遠ざけるときで、電流の向きは逆
- 極を変えても電流の向きは逆（動きと極、どちらか一方を変えれば逆になる）
1. 電磁誘導
根拠: 学習指導要領 1-(3)-イ-㋒
電磁誘導とは何か？
コイルの中の磁界が変化することで、コイルに電圧が生じる現象
このとき流れる電流を誘導電流という。
コイルに磁石を入れたまま静止させると、電流は流れるか？
流れない
磁界が変化していないため。動かしている間だけ流れる。
磁石をコイルに近づけるときと、遠ざけるときで、誘導電流の向きはどうなるか？
逆になる
磁石の N 極を近づける場合と、S 極を近づける場合では？
誘導電流の向きは逆になる
「動かす向き」と「近づける極」のどちらか一方を変えれば逆、
両方変えれば元のまま、という関係になる。
誘導電流を大きくする方法を 3 つ挙げよ。
磁石を速く動かす・強い磁石を使う・コイルの巻数を増やす
いずれも磁界の変化を大きくする操作。
コイルを動かして磁石を止めても、誘導電流は流れるか？
流れる
大事なのはコイルと磁石の相対的な動きで、
どちらが動いているかではない。
2. 発電機
根拠: 学習指導要領 1-(3)-イ-㋒
発電機は何を利用した装置か。エネルギーの変換はどうなっているか？
電磁誘導を利用している。運動エネルギー → 電気エネルギー
モーター（電気 → 運動）とちょうど逆。
自転車のライトが、こいでいるときだけ点くのはなぜか？
発電機の中の磁石（またはコイル）が回っている間だけ、電磁誘導が起こるから
止まれば磁界の変化が無くなり、電流も流れなくなる。
3. 直流と交流
根拠: 学習指導要領 1-(3)-イ-㋒
直流とは何か。何から得られるか？
向きが一定で変わらない電流。乾電池などから得られる
オシロスコープで見ると、まっすぐな横線になる。
交流とは何か。何から得られるか？
向きと大きさが周期的に変わる電流。家庭のコンセントから得られる
オシロスコープで見ると波形になる。発電機がそのまま作るのはこちら。
交流で、1 秒間にくり返す変化の回数を何という。単位は？
周波数。単位はヘルツ〔Hz〕
日本では東日本が 50 Hz、西日本が 60 Hz と分かれている。
発光ダイオード（LED）を直流と交流につないで動かすと、光り方はどう違うか？
直流＝つながったまま光る
交流＝点滅して見える（動かすと破線状の光の列になる）
LED は決まった向きの電流しか通さないため。
交流では向きが周期的に変わり、通す間だけ光る。