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理科の問題です。 小学6年生の娘の宿題らしいですがわかりません、

理科の問題です。 小学6年生の娘の宿題らしいですがわかりません、 娘はフレミングの法則以外で教えて頂きたいと言っているのでわかる方はお願いします! ⑶の➀です。 どうかよろしくお願いします、

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宿題 | 物理学83閲覧xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">500

回答(5件)

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具体的な説明はほかの方が本当に詳しく言ってくれているので、原理に対する受け入れ方だけ説明します。 電磁気のこの分野は特に「そう考えればうまくいく」として法則化しているものなので、根本的に「磁場と電場の方向が決まってたら力はこっちに働く」は覚えているしかありません。 磁場というのがそもそもどちらの向きとか見えるものではないので、SからNにまっすぐあるというのは勝手な想像です。ただしそう考えれば、フレミングの法則は成立します(なぜそう決めれば成立するかはアンペールの法則、ビオサバールの法則などで説明されますが難しめ)。 目に見えてるので納得しやすいだけで、重力(加速度)がなんで働くのかということだって勝手に下向きに働くと決めてるだけで、その矢印が現実世界で出ているわけではないです。重力が横向きに働いていると決めたら、物は重力と直交して力を受けることになります。フレミングと同じで。

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画像の問題では力の向きを問うているのでフレミングの法則で求めるのが一番早いと思います。 添付した画像の通りフレミングの左手の法則によりS極側の導体には上方向の、N極側では下方向の力が発生するため、答えは『ア』の時計回りに回転するになります。 娘さんが聞きたいのがなぜフレミングの法則のような向きの力が発生するのかという問いだとすると、まず右ねじの法則を理解する必要があります。 右ねじの法則とは電流の方向に対して時計回りの磁界が発生することを示した法則です。 右ねじの法則により電流の流れる方向に対して右ねじ、つまり時計回りの磁界が発生しています。問いの図のS極側の導体で例えると導体の上には右方向の、下には左方向の磁界が発生しています。 左右に配置された磁石の磁界が左方向に向いているのに対して下側は同じ方向に磁界が向いているため磁界が強くなります。それに対して上側は逆方向の磁界が発生しているので磁界同士が打ち消し合います。そのため磁界が弱まった方向に導体を押す力が発生します。これが力が発生する仕組みになります。

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すごい難しい問題ですね。小学校でそれを問題で出された記憶なんてありません、僕は。 〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜 ※どうしても回転の原理を調べる場合、 「右ネジの法則」 という"法則"を「知って」おかないと、モーターが回転する原理は理解することができないので、これだけはごめんなさい。予備知識として、知らないなら調べて、「知って」おいてください、ということになってしまいます。ごめんなさい。 (←←なんで、そうなるの?という疑問は"法則"に対しては持ってはいけないです。先人たちが頑張って実験とかして調べた結果、そういうものだ、と分かったから!というしかないので。) ---------------------ー (直流)モーターが回転する原動力は、 "電磁力F" です。 よってまず、図の、回転する部分の導線(ここでは、電機子巻線)の内、黒色部分に働く電磁力Fについて、 ①「右ネジの法則」より、電流が流れることによって導線の周りに発生する磁束が、導線の断面上側では、磁石から発生している磁束(N極→S極)と向かい合わせになり、 『打ち消し合い』、 導線の断面下側では、磁石から発生している磁界(N極→S極)と同じ方向になり、磁束が、 "強め合い" ます。 すると、これはある種そういうもの、として覚えておいて欲しいのですが、磁束というのは、打ち消されたり、強めあったりすることによって、歪ませられると、"ゴムパチンコ"のように、 「元の状態(磁束密度が全体に均一な状態)に戻ろう!」 とするのです! ですから、今、黒色の部分の導線の上側が、磁石からの磁束と打ち消しあって、密度が小さくなっているので、"ゴムパチンコ"のように、 「元に戻ろう!」 として、 「上側に」 にまさに、"電磁力F"が働こうとするのです。 そして、今度、白色部分の導線は、 "逆に"、 右ねじの法則によって発生する磁束と磁石によって発生する磁束が互いに、導体の断面の上側では "強め合い"、下側では『打ち消し合う』ので、 ゴムパチンコのように、 「下側に」 "電磁力F"が発生することになるんです! すると、 全体で見て、この導体が半周する間は、質問者様が図に書いておられるように、 「時計回り」 に回転することになるのです。 そして、半周すると、今度は "整流子(とブラシ)" によって、 「電流の流れる向きが、"逆"に」 なり、 今まで黒色部分だった導線の部分が白色部分になり、白色部分だった部分が黒色部分になることによって、 「時計回りの回転が維持される」 という訳です。これが、(直流)モーターの1回転、というわけで、この、 「ゴムパチンコのような作用」 と、 「半周おきの電流の流れる方向の転換」 を回転する部分の巻線の左側と右側で、 何回も何回も繰り返しているのが、まさに、 (直流)モーターなのです。 〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜 →→ここまで、実際に電磁力Fが発生する原理 (≒ゴムパチンコ)を追って回転原理を説明してきましたが、これをいちいち理屈を追って考えるのは"しんどい"ため、 「フレミングの左手(発電機の時は右手)の法則」 というものがあるのです。 これがあるので、電流の流れる向きと磁束の発生している向きさえわかれば、 "瞬時に" 電磁力Fの発生する向き、が分かる!というわけなのです。 →→→最後にですが、こうしたモーターが回る仕組みや発電機が発電する仕組み、直流電気回路や交流回路、火力発電所や原子力発電所の仕組み、概要、変電所の役割、送配電の電力に関わる諸計算を学んで生かせる資格として、 「第3種・第2種電気主任技術者 (通称、電験3種、電験2種) 」 という資格があるので、ぜひ、娘さんにお勧めしてあげてはいかがでしょうか? この資格はなんと、 「業務独占型」 の"国家"資格であり、試験問題は先ほどのような "学術的な計算・知識問題"なんですけど、 実際の仕事内容は、 「電気設備の保全監督」 という、全然女の子にでもできる仕事内容なので、ぜひ、お勧めしてあげて見られてはいかがでしょうか? 受験資格もないし、 これから先、太陽光発電や風力発電など再生可能エネルギーがドンドン普及していくので、ますます需要が高まってくる資格ですから、 本当に勉強が大好きなんだろう、娘さんにはおすすめの資格だと思いますよ!ぜひ、上の内容も含めて、この、 「電気主任技術者」 という資格のことも教えてあげてくださいね!

右ネジの法則とは面白いもので、今回の僕の解説では、 "親指"の方向 に電流iが流れている、としてこの法則を使いましたが、 すぐ上のpis様のように、 「"4本の指"の方向に電流iが流れて(親指の方向には磁束が発生する!)いる」 という風な感じ、でも使える便利な法則なのです。(これは上のpis様のように直線導体に発生磁束ではなく、 「コイル」 に発生する磁束を調べたい時に良く使う!)

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war********さん 「フレミングの法則」が使えないのであれば、 「右ねじの法則」くらいしかありませんね。 コイルに図の様な(上から見て時計回りの)電流が、 流れていると、コイルは磁石になります。 「右ねじの法則」により、 コイルの下側にN極、上側にS極ができます。 すると、下側のN極は左にあるS極に引かれ、 上側のS極は右にあるN極に引かれて、 コイルは、こちらから見て時計回りに回転します。