磁石の秘密について調べよう!【磁界と磁力線の関係】

磁石の不思議な力

砂場に袋に入れた磁石を入れて、砂鉄を集める遊びをしたことがありますか?

磁石の力によって砂の中にある鉄を集めることができるんですね。

強い磁石ほどたくさんの砂鉄を集めることができます。

が、「強い磁石」とはどういうことなんでしょうか?

今回の課題「強い磁石」の条件ってどんなもの?

今回は、磁石の持つ力とその強さについて考えていきましょう!

磁石の力を簡単に体感できるものは、方位磁針がありますね。

方位磁針で方角がわかるのはなぜ?

方位磁針はN極が北を指しますよね。

磁石はN極とS極が引き合いN極同士やS極同士の場合はしりぞけ合います

ということは、N極が北極を向くので、北極の近くはS極になっているということになります。

つまり、地球全体が1つの磁石になっているんです!

地球上どこにいても方位磁針が動くほどの力がはたらいているってことは、

地球はめちゃくちゃ強い磁石と言えます!

地球は1番大きい磁石!

(ちなみに方位磁針が指す北は北極よりもわずかにズレています。)

地球が強い磁石だとすると、強い磁石の条件はどんなものでしょうか?

 

磁石や電磁石が持つ、鉄粉や方位磁針に及ぼしている力を磁力といい、磁力がはたらいている空間を磁界と呼びます。

砂鉄を集める時に、磁石を砂場に近づければ砂鉄が集まりますが、砂場から遠いところにあっても集まりませんよね。

この時、磁石が砂鉄を引き付けることができる空間を磁界だと考えてください

強い磁石に変えると、砂場と磁石が遠くても砂鉄が磁石にくっついてきます。

つまり、強い磁力を持つ物質ほど、広い磁界を持っているということです。

地球は地球上どこにある方位磁針の動きを変えることができるので、超広い磁界を持っていると言えますね。

磁界の観察

地球は1つの大きな磁石なので私たちは磁界の中にいるはずですね。

しかし、磁界をみることができないので実感がわきませんね。

でも、方位磁針(鉄)を動かす力ははたらいているということは、鉄粉を使えば磁界を観察することができます!

鉄を使って、磁石の磁界を観察してみましょう!

磁界の観察にはマグチップという細い鉄線を細かく切ったものを使います。

 

棒磁石の上に紙を置いて、マグチップをまんべんなく散らして、観察するとこのような模様が見えました。

この模様は、マグチップが磁石の磁力にひかれて、方位磁針のように動いたために、できたものです。

マグチップの変わりに方位磁針を置くとこのような動きが見られました。

マグチップと同じように方位磁針が動いていますね。

マグチップだと磁力線の向きはわかりませんが、方位磁針はS極・N極がわかるので、磁力線の向きがわかります。

磁力線は方位磁針のN極がさす方向に描くことになっています。

方位磁針の向きを参考にして、マグチップの模様を線で結んで矢印を書くとこのようになります。

 

できた曲線を磁力線といい、磁石の近くのほうがたくさんの磁力線があり、離れるにつれて磁力線の数が減っていることがわかりますね。

磁力線の性質

・磁界が強いほど磁力線の間隔は狭い

・線が分かれたり、交わったりしない

・N極からでてS極にもどってくる

この3つです。しっかり押さえておきましょう♪

POINT磁力線で磁界の強さがわかる!

磁石を2個使った場合

磁石の置き方を工夫していろいろな模様を遊びで作ってみました!

磁石を2つ使った模様はこのような感じ。

N極からでた磁力線がS極に入っていることがよくわかりますね。

磁力線を描くとこのようになっています。

方位磁針のN極からS極に磁力線が出ていますが、これは、磁石が2つあっても同じということですね。

 

次は同じ極同士を合わせてみましょう。

N極同士の磁界を観察するとこのようになんとなく反発している感じがします。

磁界を描くとこう

同じ向きに出ているので、反発します。

磁力線は交わらないので、境目では交わらず外側に向いていますね。

磁石を増やすと模様が変わってめっちゃ楽しい!

 

磁石の性質

磁石は不思議な性質をたくさん持っています。

その一部を紹介したいと思います。

・磁石を半分にしてもS極とN極が新しくできる

棒磁石をちょうど真ん中で割ると、磁石に書かれているように片方はS極、もう片方はN極になりそうで

すが、割れた磁石のそれぞれでS極とN極ができます

なので、1つの磁石を粉々に砕いたとしても小さな弱い磁石がたくさんできるだけなんです。

・磁石の種類

磁石の種類はいくつかあって、最もよく目にするのはフェライト磁石というものです。

フェライト磁石

これは主に鉄からできていて、安く作ることができるので、たいていの学校の黒板に使われています。

もともとは粉末なので、加工がしやすくスピーカーや電子レンジなどの身の周りに幅広く利用されています。

ネオジム磁石は超強力なことで有名な磁石です。あまりにも強力なので自動車のモーターなど大きな力が必要な場面で用いられます。

ネオジム磁石

貴重な金属が多く使われていたり、さびやすいなどの欠点があるので、ネオジオ磁石が持つ強力さが必要な場所で使われています。

ほかには、加工しやすいラバーマグネット(ゴム磁石)という磁石があります。

はさみで簡単にきることができるので工作によく使われます。

100均にも売っていて、車に付ける初心者マークもこのラバーマグネットです。

ラバーマグネット

磁石は身の回りにたくさんあります。手に取って強さや種類を調べてみてくださいね!

今日のまとめ

・強い磁石とは、広い磁界をもつ磁石のこと

・磁界の強さは磁力線の数でわかる

・磁力線は①間隔が狭いほと強い②N極→S極の向き③交わらない

中2 中2物理 物理
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プロフィール
ゆうしろ

私立中・高一貫校の現役理科教員です。
専門は生物学で、中学・高校理科の教員免許を持っています。
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