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中学3年の受験勉強中の理科での悩みです。 《電流と磁界》という所の中の〈電流...

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質問者

hamusta_massiguraさん

2012/8/2904:50:21

中学3年の受験勉強中の理科での悩みです。
《電流と磁界》という所の中の〈電流による磁界〉という所についてです。

中学3年生受験勉強中の悩みです。 解説を読んでも良く解らなかったので、わかる方詳しくお願いします。
長文です。

問.【実験】図1は、エナメル線を巻いてつくったコイルを箱に差し込んだもので、a bはコイルが箱の上面と交わる部分である。a bの真ん中の位置 xに磁針を置き、電源の電圧を一定にして電流を流しながら磁針を移動させて磁界の様子を調べた。

(1)『図2は、実験において電流を流したときの磁針の様子を真上から見たときの模式図であり、a,b,xの位置関係を示している。Yは磁針をaを中心に時計回りに移動させていき、移動し終わったときの位置を示している。』
(『』で囲った部分は関係無いと思います。)
次の文中の〔 〕から最も適切なものを1つずつ選び、記号をかけ。
・実験において、コイルPの箱より上の部分を流れる電流の向きは ①〔ア a→b イ b→a〕である。

と、続きがあるんですが、ここでわからなくて答え(解説)を読みました。 そしたらこう書いてありました。


解説.電流が流れる導線のまわりにできる磁界の向きは、電流の流れる向きに対して、導線を中心とした同心円状で右回りにできる。
xの位置に置いた磁針のN極の指す向きから、磁針の上側にあるコイルには、右の図のようにa→bの向きに電流が流れている。

と、こちらも続きがありますが・・・。

考えても考えても分からないのが、
『なぜxの位置に置いた磁針のN極の指す向きから、磁針の上側にあるコイルに、右の図のようにa→bの向きに電流が流れているとわかるのか?』
という所です。

誰か詳しく教えて下さい。もしかしたら僕の文(質問)が分かりづらいかもしれません。
その時は言ってください。

画像は左側の図が解説です。
磁針の針は、黒い方がN極です。

投稿画像

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ベストアンサーに選ばれた回答

sylvanian041さん

編集あり2012/8/2909:20:26

>(『』で囲った部分は関係無いと思います。)

この問題を理解できずパターンを覚えていない人には関係あります。問題に書いてあることは、一字一句もらさず読んで、その意味を理解するようにしなければいけません。すでに理解できていて、パターンを覚えている人にはあまり関係なく、読み飛ばしても解ける問題です。

>『なぜxの位置に置いた磁針のN極の指す向きから、磁針の上側にあるコイルに、右の図のようにa→bの向きに電流が流れているとわかるのか?』

まずのところ、平面的な図を見て、空間図形がイメージできていますか? これができないと理解不可能です。上の図はエナメル線は真正面から見ているように書いていながら、磁界の円は斜め方向から見たように書いてあって、本当は矛盾していることは分かっていますか?

また、「右ねじの法則」を覚えていますか? これを覚えていない限り、こういう問題は解けません。こういう問題は、覚えていることを思い出すことで解くのです。ここを参考に。http://videoschoolmiddle.blog.fc2.com/blog-entry-506.html

「ねじ」で考えるとイメージしにくい場合は、右手で鉛筆をわしづかみに握って親指だけ立ててください。鉛筆=エナメル線とたとえます。鉛筆を握った丸めた指の指先のほうに向かうのが磁界の向きです。立てた親指の先の方へと流れるのが、鉛筆=エナメル線の電流の向きです。

また、図では同心円で磁界がえがかれていますが、実際は磁界は円ではなく、いわばチューブ状にエナメル線に沿ってとりまくようにあるのです。ちょうど、鉛筆を握った指のように。

「磁針のN極の向きが分かる→磁界の向きが分かる→電流の向きが分かる」

ようするに、こういうパターンになっているのです。後半の「磁界の向きが分かる→電流の向きが分かる」が右ねじの法則です。これを右手にたとえれば「曲げた指の向きが分かる→立てた親指の向きが分かる」ということです。

磁界は目には見えません。それを目に見えるようにするのが、磁針です。「磁針のN極の向きが磁界の向きである」と決めたのです。これは定義なので、なぜ?とかの理屈はありません。そう決めただけです。

理科はある程度、理屈抜きに定義や法則を覚えてください。とくに電磁気の分野はどうしても理屈抜きに覚えざるをえません。なぜ磁界が発生するのか。磁界の本質とはなんなのか。磁石になる物質とならない物質の違いはどこにあるのか。電流の本質はなんなのか。電子とはどういう存在か。電気を流す物質と流さない物質の違いはどこにあるのか…。こうした問いへの根本的な理屈は「量子論」といって、大学の専門課程にいかないと習わない超難しい分野です。中学生では理解不可能ですので、理屈にはこだわらず、パターンとして覚えてください。

また、その問題集の解説だけでは、このように理解できないことがあります。詳しい参考書もあったほうがいいです。それでも理解できなければ、授業が終わった直後にでも、先生をつかまえて、質問してください。

質問した人からのコメント

2012/8/29 19:19:20

ごめんなさい。『』の部分は、問題が長いのでカットしようと思ってそう書きました。

今日の朝 最後の部活に行くときに自分で理解しました。

長文で答えてくださったのに申し訳ないです・・・
わざわざ ありがとうございました

ちょい足しを取り消しますが
よろしいですか?

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