中学2年の理科で学ぶ「磁界（じかい）」は、磁石のまわりや電流が流れる導線のまわりにできる、目に見えない力のはたらく空間です。磁界の向きを表す「方位磁針の動き」や「右ねじの法則」、さらには「コイルに電流を流したときの磁界の形」など、理解すべきポイントがたくさんあります。この記事では、磁界の基本から図の読み取りのコツまでを、やさしく丁寧に解説します。定期テストや高校入試の基礎固めに役立てましょう！
磁界
磁界は、磁力のはたらいている空間。
- 磁力…磁石や電磁石の力。
- 磁界の向き…磁界の中で、方位磁針のN極が指す向き。
- 磁力線…磁界の中の各点で、磁界の向きを順につないでできる線。N極から出てS極に入る向きに矢印をつけて表します。磁力線の間隔がせまいところほど磁力が強く、間隔が広いところほど磁力が弱いことを表します。
磁石の磁界の中に電流を流すと、磁石の磁界と電流が流れている導線のまわりの磁界が、強め合ったり、弱め合ってりして電流（導線）が力を受け動きます。
1本の導線のまわりの磁界
まっすぐな導線に電流を流すと、磁力線が導線を中心とした円になるような磁界ができます。磁界の向きは、電流の向きで決まります。導線に近いほど、磁力線の間隔がせまく、磁力が強くなります。
コイルのまわりの磁界
コイルに電流を流すと、コイルの外側には、棒磁石と同じような磁界ができます。
- 磁界の強さは、電流が大きいほど、強くなります。
- 磁界の強さは、コイルの巻き数が多いほど、強くなります。
- コイルに鉄しんを入れると、磁界は強くなります。
電流が磁界から受ける力
電流が磁界から受ける力を調べる。
- レンツの法則…電磁誘導で誘導電流が流れる向きは、磁石の動きをさまたげるように誘導電流が流れるという法則
＜手順＞
- 装置を組み立てて、磁界の向きや電流の向きを変えて、銅線が受ける力の向きを調べる。
- 電流の大きさを変化させて、銅線の動き方を調べる。
＜結果＞
- 電流は、磁界の向きと電流の向きの両方に対して、垂直な向きに力を受ける。
- 電流の向きまたは磁界の向きを逆にすると、電流が受ける力も逆向きになる。
- 電流が大きいほど、受ける力は大きくなる。
モーターの回るしくみ
- モーター…電流が磁界から受ける力を利用して回転する装置。モーターは、洗濯機や扇風機、電車などに利用されている装置です。
- 整流子…電流の向きを変えるしくみ。
フレミングの左手の法則
- 中指…電流の向き（導線を流れる電流の向きにあわせる）
- 人差し指…磁石の磁界の向き（U字型磁石の磁界の向きにあわせる）
- 親指…力を受けて導線が動く向き（親指が導線が動く向きになります）
電磁誘導
電磁誘導は、コイルの中の磁界が変化したときに、コイルに電流を流そうとする電圧が生じる現象です。
- 誘導電流…電磁誘導で生じる電流
＜誘導電流が大きくする方法＞
- コイルの巻数を多くする。
- 磁石の磁力が大きくする。
- 磁界の変化を大きくする。
＜発電機＞
発電所では、発電機（電磁誘導を利用して電流を得る装置）を利用して電気を発電している。
磁石とコイルで電流が発生するかどうか調べる方法
＜手順＞
- コイルや磁石を動かして、どのようにしたら電流が流れるか。
- 電流の向きを変えるには、どのようにしたらよいか。
- 電流を大きくするには、どのようにしたらよいか。
＜結果＞
- 磁石をコイルに近づけてコイルの中に入れたり、コイルから出して遠ざけてすると電流が流れる。磁石を動かさず、コイルを近づけたり、遠ざけたりしても、電流は流れます。
- 磁石のN極を近づけたときと、S極を近づけたときとでは、電流の向きは逆になる。また磁石のN極を近づけたときと、遠ざけたときとでは、電流の向きは逆になります。
- 磁石を速く動かすと電流は大きくなり、ゆっくり動かすとほとんど電流は流れない。
直流と交流
- 直流電流（直流）…電池の電流のように、+極と-極が決まっていて、一定の向きに流れる電流。
- 交流電流（交流）…家庭用の電流のように、電流の向きが周期的に入れかわる電流。
直流はDC、交流はACとかく。直流では、一方の発光ダイオードが連続して光る。交流では、発光ダイオードはたがいちがいに光る。
周波数
交流では、電流の向きが+、-と繰り返し変化する。この変化が1秒間に起こる繰り返しの回数。周波数の単位は、ヘルツ（記号Hz）で表します。西日本では60Hz。東日本では50Hzの交流が使われています。
磁界は目に見えないものですが、方位磁針の動きや磁力線を使えば、その性質や向きをしっかりと理解できます。右ねじの法則や電流との関係も合わせて覚えておけば、応用問題にも対応できます。今回の内容を繰り返し復習して、磁界の仕組みをしっかり自分のものにしましょう！
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