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磁界

一般小学生

まとめ

  • 磁石や電流の力が及んでいる空間のことであり、磁場とも呼ばれる。
  • 方位磁針N極が指し示す方向を磁界の向きと定義し、磁力線を用いて視覚的に表現される。
  • 地球内部の外核における金属成分の流動(ダイナモ理論)により、地球全体も巨大な磁界を形成している。

解説

磁界とは、磁石による磁力や電流による磁気的な力が作用する空間を指します。磁界の強さや向きを視覚的に捉えるために「磁力線」が用いられ、磁力線はN極から出てS極へと向かう曲線として描かれます。磁界の中に方位磁針を置くと、その地点の磁界の向きに従ってN極が特定の方向を指し示します。

電流と磁界には密接な関係があり、導線に電流を流すとその周囲に同心円状の磁界が発生します。この磁界の向きは「右ねじの法則」によって決まり、電流の向きを右ねじが進む方向に合わせると、ねじを回す向きが磁界の向きに対応します。コイル状に巻いた導線(ソレノイド)に電流を流すと、内部に一様な磁界が生じ、鉄心を挿入することで強力な電磁石を作ることが可能です。

また、地球自体も一つの巨大な磁石として機能しており、これを地磁気と呼びます。地球内部の核の流動が電磁石のような効果をもたらすことで磁界が維持されていますが、この磁界は宇宙から降り注ぐ有害な宇宙線を遮断し、地球の生命環境を守る重要な役割を果たしています。

コラム

磁界の性質を応用した代表的な装置にモーターがあります。磁界の中で電流を流すと導線に力(電磁力)が働く「フレミングの左手の法則」を利用し、整流子ブラシを用いて電流の向きを切り替えることで、連続的な回転運動を生み出しています。また、地球の磁極は長い歴史の中で何度も反転しており、これを地磁気逆転と呼びます。

小学生のみなさんへ

磁石の力がはたらいている空間のことを磁界じかいといいます。磁石のまわりに方位磁針ほういじしんを置くと、針が動くのはこの磁界があるからです。磁界の向きは、方位磁針のN極がさす方向で決まります。

実は、磁石だけでなく、導線どうせんに電気を流したときにも、そのまわりに磁界が生まれます。これを利用したのが電磁石でんじしゃくです。電気を強くしたり、線をたくさん巻いたりすると、磁石の力を強くすることができます。

わたしたちが住んでいる地球も、実は一つの大きな磁石になっています。だから、どこにいても方位磁針を使えば北と南がわかるのです。地球の磁石の力は、宇宙からくる有害なものから私たちを守ってくれるバリアのような役目もしています。

ルラスタコラム

渡り鳥やウミガメは、地球の磁界を感じとる力を持っているといわれています。目に見えない磁石の力を地図のように使って、何千キロも離れた場所まで迷わずに旅をすることができる不思議な能力です。

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