電流が作る磁界を向きと形で表す
二つの模式図と五つの架空の観察で、導線やコイルの周りの磁界を読む14問と六つの記述課題です。
学年・内容の目安 中学校第2学年「理科」：電流と磁界。授業の復習や教材の準備に使えます。公開教材の利用条件を確認し、年少の生徒には講師が紙の教材を用意します。
学習内容や既習事項に合わせて使う独自の練習です。文部科学省の認定教材や、教科書・入試の全範囲を網羅する教材ではありません。
中学校理科第1分野(3)ア(イ)㋐「電流がつくる磁界」に関連する補助教材です。コイルを中心に、直線導線も向きを読む作例に用います。
解説を読む
電流を流した導線の周りには磁界ができます。磁界の向きは、その位置の方位磁針のN極が向く向きで表します。どの側から導線やコイルを見たかをそろえ、電流を逆にしたときの変化を考えましょう。
必要な予備知識
方位磁針のN極、磁石のN極とS極、図の表裏と時計回りを使います。
- 直線導線では、右手の親指を電流の向きにすると、曲げた指が導線を囲む磁界の向きを示す。
- 図の黒い点は紙面の奥から手前、×印は手前から奥へ向かう電流を表す。
- コイルでは、右手の指を巻いた電流の向きにすると、親指がコイル内部の磁界の向きとN極側を示す。
- ほかの磁界を無視できる作例では、電流を逆にすると、同じ点での磁界の向きも逆になる。
解き方の例
コイルの端を正面から見たとき、電流が反時計回りなら、コイルの内部の磁界は手前向きで、この端はN極側です。
よくある間違い
- 電流と磁界が同じ向きだと考える。
- 観察する側を変えたのに、回転の見え方が同じだと考える。
- 鉄粉の並びだけから、矢印の先が向く方向まで決める。
観察と考え方を講師と確かめる
選択では見る向き、電流と磁界、磁力線の形と矢印を区別します。記述では右手の使い方や方位磁針の記録を根拠にします。
低電圧の模式的な観察です。周囲の別の磁石や地磁気の影響を取り除いた作例を扱います。作図は自動採点しません。
読む文章・資料
手前へ流れる直線導線
図では導線が紙面を垂直に通り、電流は奥から手前へ向かいます。黒い点が導線で、Pはその右、Qはその上です。方位磁針のN極が向く向きを考えます。
電流を奥向きに替える
同じ導線を同じ側から見ます。電流を逆にして、手前から紙面の奥へ流します。点Pは導線の右、点Qは導線の上のままです。
コイルを端から見る
図はコイルの一方の端を正面から見たものです。電流はこの側から見ると反時計回りです。コイルの内部の軸に沿う磁界を考えます。
コイルの両端を調べる
コイルを左右に置き、軸の延長上で両端の外側を調べました。右端のすぐ右では方位磁針のN極が右を向き、左端のすぐ左でもN極が右を向きました。コイル以外の磁界は無視できます。
大きさだけを変える
同じコイルで電流の向きを保ち、同じ位置の磁界を測ります。0.4 Aのときは0.06 mT、0.8 Aのときは0.12 mTでした。磁界の向きは測定位置で変わりませんでした。
導線からの距離を比べる
同じ直線導線に一定の電流が流れています。導線の右側で距離5 cmのPでは磁界が0.08 mT、同じ右側で距離10 cmのQでは0.04 mTでした。両方で方位磁針のN極は紙面の上を向きました。
鉄粉と方位磁針を使い分ける
電流を流したコイルの周りで、鉄粉が曲線に沿って並びました。別の観察では、同じ曲線上の点Xに方位磁針を置くと、そのN極が右を向きました。
練習する
選択問題では答えを一つ選び、数値問題では指定された単位で数だけを入力します。観察の根拠や途中の計算は、記述課題で講師と確認します。
入力した答えは、ページを再読み込みするか離れるまで、このページのメモリ上に保持されます。保存済みの下書き、アカウントの成績、自動の宿題提出は作成されません。
自分の答えと記述
確認問題・資料・講師と使う課題
資料：手前へ流れる直線導線
点Pで方位磁針のN極が向く向きはどれですか。
- 紙面の下
- 紙面の上
- 導線に向かう左
答えと解説
紙面の上
手前向きの電流を右手の親指で示すと、磁界は反時計回りです。円の右では上を向きます。
資料：手前へ流れる直線導線
点Qでの磁界の向きはどれですか。
- 紙面の左
- 紙面の右
- 導線から離れる上
答えと解説
紙面の左
反時計回りの円の上側では、接線は左を向きます。
資料：電流を奥向きに替える
電流を奥へ向けたとき、Pでの磁界の向きはどれですか。
- 紙面の上
- 導線に向かう左
- 紙面の下
答えと解説
紙面の下
紙面の奥へ向かう電流では磁界が時計回りになり、円の右側では下です。
資料：電流を奥向きに替える
同じ側から見たとき、導線を囲む磁界はどう変わりますか。
- 時計回りから反時計回りになる。
- 反時計回りから時計回りになる。
- 円に沿わず、導線の軸と同じ向きになる。
答えと解説
反時計回りから時計回りになる。
親指の向きが手前から奥に変わるので、曲げた指が示す回り方も反対になります。
資料：コイルを端から見る
見ている端は、コイルのどちらの極に当たりますか。
- N極側
- S極側
- 電流を流しても極はできない
答えと解説
N極側
この面で反時計回りに右手の指を曲げると、親指は見ている人の方を向きます。
資料：コイルを端から見る
この端に近いコイル内部で、軸に沿う磁界はどちらを向きますか。
- 見ている人から遠ざかる向き
- 図の上へ向かう向き
- 見ている人に近づく向き
答えと解説
見ている人に近づく向き
右手の指を電流に合わせると、親指はコイル内部から手前へ向きます。
資料：コイルの両端を調べる
方位磁針の記録と合う極の並びはどれですか。
- 左がN極、右がS極。
- 左がS極、右がN極。
- 左右ともN極になる。
答えと解説
左がS極、右がN極。
外側ではN極側から離れ、S極側に入ります。右側で右を向くので右端がN極側です。
資料：コイルの両端を調べる
ほかの条件をそろえ、電流の向きだけを逆にしたとき、どの並びになりますか。
- 左右ともS極になる。
- 左がS極、右がN極のまま。
- 左がN極、右がS極になる。
答えと解説
左がN極、右がS極になる。
電流を逆にすると、コイルの磁界と両端の極も逆になります。
資料：大きさだけを変える
0.4 Aから0.8 Aにしたとき、測った磁界の大きさはどうなりましたか。
- 0.06 mTから0.12 mTになった。
- 0.12 mTから0.06 mTになった。
- 0.4 Aでも0.8 Aでも、磁界は0.06 mTのまま変わらなかった。
答えと解説
0.06 mTから0.12 mTになった。
同じ位置での実測値は、0.4 Aで0.06 mT、0.8 Aで0.12 mTです。
資料：大きさだけを変える
大きさと向きの記録を区別した説明はどれですか。
- 向きは逆になり、大きさは同じだった。
- 大きさは増し、向きは同じだった。
- 大きさは減り、向きは逆になった。
答えと解説
大きさは増し、向きは同じだった。
電流の向きを保ち、磁界の大きさの測定値だけが増えました。
資料：導線からの距離を比べる
大きい磁界が測られたのはどちらですか。
- 10 cmのQ
- PもQも0.04 mT
- 5 cmのP
答えと解説
5 cmのP
近いPは0.08 mT、遠いQは0.04 mTでした。
資料：導線からの距離を比べる
この二点の磁界の向きはどうなっていますか。
- PもQも紙面の上を向く。
- Pは紙面の上、Qは紙面の下を向く。
- Qの方が遠いので、Qに磁界の向きはない。
答えと解説
PもQも紙面の上を向く。
どちらの点でも方位磁針のN極は上を向きました。
資料：鉄粉と方位磁針を使い分ける
鉄粉の観察で分かることはどれですか。
- 点Xの矢印の先が右であること。
- コイルの周りで磁力線を描くときの形の手がかり。
- 電流を流した時間と方位磁針の目盛り。
答えと解説
コイルの周りで磁力線を描くときの形の手がかり。
鉄粉の並びから形を捉えます。矢印の向きは方位磁針で調べます。
資料：鉄粉と方位磁針を使い分ける
点Xでの磁界の矢印はどのように描きますか。
- 左を向ける。
- 向きを付けずに曲線を消す。
- 右を向ける。
答えと解説
右を向ける。
点Xでは、方位磁針のN極が右を向いたことを使います。
観察と考え方を講師と確かめる
資料：手前へ流れる直線導線
PとQの磁界を矢印または言葉で表し、右手で決めた理由を説明しましょう。
答えと解説
右手の親指を紙面の手前へ向けると、曲げた指は反時計回りです。円の右のPでは上、円の上のQでは左を向きます。
磁界は円に沿う向きです。
- 右手の親指を紙面の手前に向けると、指の曲がる向きは反時計回りになると示す。
- 円の右のPでは上向き、円の上のQでは左向きと示す。
資料：電流を奥向きに替える
電流を奥向きに替えるとPとQの矢印はどう変わるか、最初と比べましょう。
答えと解説
奥向きに親指を向けると磁界は時計回りになり、Pは下、Qは右を向きます。最初の向きと、どちらの点でも反対になります。
導線を見る側は同じままです。
- 親指を紙面の奥へ向けると、磁界の向きは時計回りに変わると示す。
- Pは下向き、Qは右向きになり、どちらも最初と反対だと示す。
資料：コイルを端から見る
図の電流の向きから、見ている端の極とコイル内部の磁界の向きを説明しましょう。
答えと解説
手前から見ると電流は反時計回りなので、右手の指を合わせると親指は手前へ向きます。コイル内部の磁界は手前向きで、この端はN極側です。
見ている側を変えずに考えます。
- 手前から見て反時計回りの電流に右手の指を合わせ、親指が手前を向くことを示す。
- コイル内部の磁界は手前向きで、この端はN極側と示す。
資料：コイルの両端を調べる
方位磁針の二つの記録から、左端と右端がそれぞれ何極側か説明しましょう。
答えと解説
右端の外側でN極が右を向き、磁界は右端から出ていきます。左端の外側では右を向いて左端に入ります。右がN極側で、左がS極側です。
左右で同じ方角を向いても、端に対して出るか入るかは異なります。
- 磁針のN極が右端の外では右端から離れ、左端の外では左端へ向かうと示す。
- 磁界が出る右端はN極側、入る左端はS極側と示す。
資料：大きさだけを変える
二つの測定から、磁界の大きさと向きのそれぞれについて何が分かったか説明しましょう。
答えと解説
同じ位置で0.4 Aのとき0.06 mT、0.8 Aのとき0.12 mTでした。今回の二点では電流を二倍にすると磁界の大きさも二倍になり、向きは変わりませんでした。
測っていない条件の大きさは指定しません。
- 同じ位置で0.4 Aでは0.06 mT、0.8 Aでは0.12 mTだったと示す。
- この二つの測定では磁界の大きさが二倍になり、向きは変わらなかったと示す。
資料：導線からの距離を比べる
PとQで、大きさと向きのどちらが変わったか、観察を使って説明しましょう。
答えと解説
導線に近いPは0.08 mTで、遠いQは0.04 mTなので、Pで大きいです。どちらも導線の右側で、方位磁針のN極は同じく紙面の上を向きました。
大きさを示す値と、向きの観察は別の情報です。
- 導線に近いPの0.08 mTは遠いQの0.04 mTより大きいと示す。
- 両方とも導線の右側にあり、磁針のN極はどちらも上を向くと示す。
ワークシート
学習内容と参考資料
授業・宿題・次の記録につなげる
観察や測定の結果をもとに、生徒が何を根拠に考えたかを一緒に確かめましょう。印刷する場合は、生徒用には解答を付けず、講師用には解答と記述課題の評価の目安を付けます。年少の生徒には講師が紙の教材を用意します。生徒用のログインを使う場合は、利用条件と同意の手順を確認してください。
講師の方へ
教材にリンクを保存し、必要なときに生徒と共有できます。
この練習問題を保存ワークシート: 電流が作る磁界を向きと形で表す
MomentDesk · https://momentdesk.com/ja/practice/represent-the-direction-and-shape-of-a-current-induced-magnetic-field/
選択では見る向き、電流と磁界、磁力線の形と矢印を区別します。記述では右手の使い方や方位磁針の記録を根拠にします。
読む文章・資料
手前へ流れる直線導線
図では導線が紙面を垂直に通り、電流は奥から手前へ向かいます。黒い点が導線で、Pはその右、Qはその上です。方位磁針のN極が向く向きを考えます。
電流を奥向きに替える
同じ導線を同じ側から見ます。電流を逆にして、手前から紙面の奥へ流します。点Pは導線の右、点Qは導線の上のままです。
コイルを端から見る
図はコイルの一方の端を正面から見たものです。電流はこの側から見ると反時計回りです。コイルの内部の軸に沿う磁界を考えます。
コイルの両端を調べる
コイルを左右に置き、軸の延長上で両端の外側を調べました。右端のすぐ右では方位磁針のN極が右を向き、左端のすぐ左でもN極が右を向きました。コイル以外の磁界は無視できます。
大きさだけを変える
同じコイルで電流の向きを保ち、同じ位置の磁界を測ります。0.4 Aのときは0.06 mT、0.8 Aのときは0.12 mTでした。磁界の向きは測定位置で変わりませんでした。
導線からの距離を比べる
同じ直線導線に一定の電流が流れています。導線の右側で距離5 cmのPでは磁界が0.08 mT、同じ右側で距離10 cmのQでは0.04 mTでした。両方で方位磁針のN極は紙面の上を向きました。
鉄粉と方位磁針を使い分ける
電流を流したコイルの周りで、鉄粉が曲線に沿って並びました。別の観察では、同じ曲線上の点Xに方位磁針を置くと、そのN極が右を向きました。
資料：手前へ流れる直線導線
点Pで方位磁針のN極が向く向きはどれですか。
- 紙面の下
- 紙面の上
- 導線に向かう左
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：手前へ流れる直線導線
点Qでの磁界の向きはどれですか。
- 紙面の左
- 紙面の右
- 導線から離れる上
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：電流を奥向きに替える
電流を奥へ向けたとき、Pでの磁界の向きはどれですか。
- 紙面の上
- 導線に向かう左
- 紙面の下
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：電流を奥向きに替える
同じ側から見たとき、導線を囲む磁界はどう変わりますか。
- 時計回りから反時計回りになる。
- 反時計回りから時計回りになる。
- 円に沿わず、導線の軸と同じ向きになる。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：コイルを端から見る
見ている端は、コイルのどちらの極に当たりますか。
- N極側
- S極側
- 電流を流しても極はできない
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：コイルを端から見る
この端に近いコイル内部で、軸に沿う磁界はどちらを向きますか。
- 見ている人から遠ざかる向き
- 図の上へ向かう向き
- 見ている人に近づく向き
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：コイルの両端を調べる
方位磁針の記録と合う極の並びはどれですか。
- 左がN極、右がS極。
- 左がS極、右がN極。
- 左右ともN極になる。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：コイルの両端を調べる
ほかの条件をそろえ、電流の向きだけを逆にしたとき、どの並びになりますか。
- 左右ともS極になる。
- 左がS極、右がN極のまま。
- 左がN極、右がS極になる。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：大きさだけを変える
0.4 Aから0.8 Aにしたとき、測った磁界の大きさはどうなりましたか。
- 0.06 mTから0.12 mTになった。
- 0.12 mTから0.06 mTになった。
- 0.4 Aでも0.8 Aでも、磁界は0.06 mTのまま変わらなかった。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：大きさだけを変える
大きさと向きの記録を区別した説明はどれですか。
- 向きは逆になり、大きさは同じだった。
- 大きさは増し、向きは同じだった。
- 大きさは減り、向きは逆になった。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：導線からの距離を比べる
大きい磁界が測られたのはどちらですか。
- 10 cmのQ
- PもQも0.04 mT
- 5 cmのP
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：導線からの距離を比べる
この二点の磁界の向きはどうなっていますか。
- PもQも紙面の上を向く。
- Pは紙面の上、Qは紙面の下を向く。
- Qの方が遠いので、Qに磁界の向きはない。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：鉄粉と方位磁針を使い分ける
鉄粉の観察で分かることはどれですか。
- 点Xの矢印の先が右であること。
- コイルの周りで磁力線を描くときの形の手がかり。
- 電流を流した時間と方位磁針の目盛り。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：鉄粉と方位磁針を使い分ける
点Xでの磁界の矢印はどのように描きますか。
- 左を向ける。
- 向きを付けずに曲線を消す。
- 右を向ける。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
観察と考え方を講師と確かめる
ここからは講師と確認する記述問題です。自動採点の点数には含みません。
資料：手前へ流れる直線導線
PとQの磁界を矢印または言葉で表し、右手で決めた理由を説明しましょう。
資料：電流を奥向きに替える
電流を奥向きに替えるとPとQの矢印はどう変わるか、最初と比べましょう。
資料：コイルを端から見る
図の電流の向きから、見ている端の極とコイル内部の磁界の向きを説明しましょう。
資料：コイルの両端を調べる
方位磁針の二つの記録から、左端と右端がそれぞれ何極側か説明しましょう。
資料：大きさだけを変える
二つの測定から、磁界の大きさと向きのそれぞれについて何が分かったか説明しましょう。
資料：導線からの距離を比べる
PとQで、大きさと向きのどちらが変わったか、観察を使って説明しましょう。
解答: 電流が作る磁界を向きと形で表す
紙面の上
手前向きの電流を右手の親指で示すと、磁界は反時計回りです。円の右では上を向きます。
紙面の左
反時計回りの円の上側では、接線は左を向きます。
紙面の下
紙面の奥へ向かう電流では磁界が時計回りになり、円の右側では下です。
反時計回りから時計回りになる。
親指の向きが手前から奥に変わるので、曲げた指が示す回り方も反対になります。
N極側
この面で反時計回りに右手の指を曲げると、親指は見ている人の方を向きます。
見ている人に近づく向き
右手の指を電流に合わせると、親指はコイル内部から手前へ向きます。
左がS極、右がN極。
外側ではN極側から離れ、S極側に入ります。右側で右を向くので右端がN極側です。
左がN極、右がS極になる。
電流を逆にすると、コイルの磁界と両端の極も逆になります。
0.06 mTから0.12 mTになった。
同じ位置での実測値は、0.4 Aで0.06 mT、0.8 Aで0.12 mTです。
大きさは増し、向きは同じだった。
電流の向きを保ち、磁界の大きさの測定値だけが増えました。
5 cmのP
近いPは0.08 mT、遠いQは0.04 mTでした。
PもQも紙面の上を向く。
どちらの点でも方位磁針のN極は上を向きました。
コイルの周りで磁力線を描くときの形の手がかり。
鉄粉の並びから形を捉えます。矢印の向きは方位磁針で調べます。
右を向ける。
点Xでは、方位磁針のN極が右を向いたことを使います。
記述問題の解答・確認の観点
資料：手前へ流れる直線導線
PとQの磁界を矢印または言葉で表し、右手で決めた理由を説明しましょう。
右手の親指を紙面の手前へ向けると、曲げた指は反時計回りです。円の右のPでは上、円の上のQでは左を向きます。
磁界は円に沿う向きです。
- 右手の親指を紙面の手前に向けると、指の曲がる向きは反時計回りになると示す。
- 円の右のPでは上向き、円の上のQでは左向きと示す。
資料：電流を奥向きに替える
電流を奥向きに替えるとPとQの矢印はどう変わるか、最初と比べましょう。
奥向きに親指を向けると磁界は時計回りになり、Pは下、Qは右を向きます。最初の向きと、どちらの点でも反対になります。
導線を見る側は同じままです。
- 親指を紙面の奥へ向けると、磁界の向きは時計回りに変わると示す。
- Pは下向き、Qは右向きになり、どちらも最初と反対だと示す。
資料：コイルを端から見る
図の電流の向きから、見ている端の極とコイル内部の磁界の向きを説明しましょう。
手前から見ると電流は反時計回りなので、右手の指を合わせると親指は手前へ向きます。コイル内部の磁界は手前向きで、この端はN極側です。
見ている側を変えずに考えます。
- 手前から見て反時計回りの電流に右手の指を合わせ、親指が手前を向くことを示す。
- コイル内部の磁界は手前向きで、この端はN極側と示す。
資料：コイルの両端を調べる
方位磁針の二つの記録から、左端と右端がそれぞれ何極側か説明しましょう。
右端の外側でN極が右を向き、磁界は右端から出ていきます。左端の外側では右を向いて左端に入ります。右がN極側で、左がS極側です。
左右で同じ方角を向いても、端に対して出るか入るかは異なります。
- 磁針のN極が右端の外では右端から離れ、左端の外では左端へ向かうと示す。
- 磁界が出る右端はN極側、入る左端はS極側と示す。
資料：大きさだけを変える
二つの測定から、磁界の大きさと向きのそれぞれについて何が分かったか説明しましょう。
同じ位置で0.4 Aのとき0.06 mT、0.8 Aのとき0.12 mTでした。今回の二点では電流を二倍にすると磁界の大きさも二倍になり、向きは変わりませんでした。
測っていない条件の大きさは指定しません。
- 同じ位置で0.4 Aでは0.06 mT、0.8 Aでは0.12 mTだったと示す。
- この二つの測定では磁界の大きさが二倍になり、向きは変わらなかったと示す。
資料：導線からの距離を比べる
PとQで、大きさと向きのどちらが変わったか、観察を使って説明しましょう。
導線に近いPは0.08 mTで、遠いQは0.04 mTなので、Pで大きいです。どちらも導線の右側で、方位磁針のN極は同じく紙面の上を向きました。
大きさを示す値と、向きの観察は別の情報です。
- 導線に近いPの0.08 mTは遠いQの0.04 mTより大きいと示す。
- 両方とも導線の右側にあり、磁針のN極はどちらも上を向くと示す。