ローレンツ力と誘導起電力

対象等

高校生

目的

磁界中で導線を一定方向に動かすとの、ローレンツ力により電子が動き、それによって電流が流れることを確認する

準備

エナメル線 3m、セロテープ、紙ヤスリ、U字型磁石、検流計

実験場所

教師実験として教室でやりました
方法  
@ 実験を行う前にフレミングの法則を復習し、電流を流すと力が働くことを確認。次に電流の本質は電子の流れであることを説明。

A もし電子が磁界中を動いていたら、電流とは反対向きの力が動くことを説明。

B 以上から導線中に自由電子が存在するなら、導線を強制的に動かせば、導線内の電子にも力が加わることを説明。

C 電子が動くと言うことは、電流が流れると言うことだから、それを確かめてみよう、と言う流れで実験の導入を行います。 

 以下、実際に行った簡単な実験です。

D エナメル線で直径20cmぐらいのコイルを作り、両端を紙ヤスリで削り検流計に接続します。

E このコイルの下端をU字型磁石内で振動させるだけです。

F 検流計のフレは、微々たるものですが発電できることは確認できます

G コイルの巻数や磁石を強いものに変えれば、振れはさらにはっきりするはずです。

H 地球の磁場内でも発電出来るはずですが、残念ながらこの程度のコイルでははっきり分かりません。以前5mぐらいの電線の束を振動させたことがありますが、これはうまくいきました
注意点
・ 特にありません。検流計が精密な計器であることだけは強調しました
結果  
・ 検流計のフレは左右1mm程度のものです
考察、応用等
 発電所はこの技術を応用して電気を作っているんだと言うことを説明。その際導線を動かすために水の力や蒸気の力を利用しているんだと言うことも付け加えました。

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