小5電磁石の性質(小5理科)のプリント

この単元のねらい

導線を巻いたコイルに鉄心を入れて電流を流すと磁石のはたらきをすることを学び、電磁石の極と強さが何で決まるのかを、条件をそろえた実験の結果から説明できるようになる単元です。

学ぶ内容

東京書籍では「電流がうみ出す力」、大日本図書では「電磁石の性質」という名前の単元です。教科書によっては「電流と電磁石」という名前もあります。 最初の小単元『電磁石の極』では、導線を同じ向きに何回も巻いたものをコイルといい、その中に鉄心を入れて電流を流すと、鉄を引きつける電磁石になることを学びます。電磁石は電流が流れているあいだだけ磁石のはたらきをし、電流を止めるとはたらきがなくなります。いつでも磁石である永久磁石との、大きなちがいです。電磁石にも永久磁石と同じようにN極とS極があり、方位磁針を近づけて、針のN極が引きつけられるほうがS極だと調べます。電流を流す向きを反対にすると、N極とS極の位置が入れかわります。永久磁石では、極を入れかえることはできません。 次の小単元『電磁石の強さ』では、電磁石の力を強くする方法を調べます。力の強さは、くっつくクリップの数で比べます。コイルの巻き数を多くすること、電流を大きくすること、の二つが基本です。電流の大きさは電流計ではかり、単位はアンペア(A)です。電流計は回路に直列につなぎ、電流の大きさが分からないときは、いちばん大きい5Aの−端子から使い、針のふれが小さければ500mA、50mAの端子につなぎかえます。かん電池を直列につなぐ数をふやすと電流は大きくなりますが、2個を並列につないでも、電流の強さは1個のときとほとんど変わりません。 どちらの実験でも、調べたい条件だけを変え、ほかの条件は同じにして比べます。電磁石の性質は、鉄だけを選んで持ち上げるクレーンや、電気の力で軸を回すモーターなど、身のまわりの道具にも使われています。

つまずきやすいところ

• 電磁石は電流が流れているあいだだけ磁石になり、電流を止めるとはたらきがなくなります。いつでも磁石である永久磁石とのちがいとして、確かめておきたいところです。
• 電流の向きを反対にすると、N極とS極が入れかわり、方位磁針の針の向きも反対になります。極が入れかわることは、方位磁針の図で確かめると分かりやすくなります。
• かん電池2個を直列につなぐと電流は大きくなりますが、並列につないだときは1個のときとほとんど変わりません。2個使えばどちらも強くなるように感じやすいところです。
• 巻き数を変える実験で、導線の長さまで変わってしまうことがあります。巻き数の少ないコイルでも、あまった導線を切らずに長さをそろえるのは、巻き数以外の条件を同じにするためです。
• 電流計は、電池からコイルを通ってもどる一つの輪の途中に入れる、直列つなぎです。回路図を指でたどって、つなぐ位置を確かめておきたいところです。

教え方・声かけのコツ

• 実験の前に「何を変えて、何を同じにするか」を言ってもらいます。「巻き数を変えるなら、電流の大きさは同じ」という言い方に慣れると、表の読み取りが安定します。
• 回路図の電池・コイル・電流計・スイッチを指でたどり、電流が一周する道すじを確かめます。直列につなぐ、という言葉の意味も、図の上で実感しやすくなります。
• 電磁石を強くする方法は二つあることを、「電流を大きくする」「巻き数をふやす」と数えながら言ってもらうと、記述問題で一つ書き落とすことが減ります。
• クレーンの話では、電流を切ると鉄が離れることを手がかりに、ふつうの磁石ではなく電磁石を使う理由を、自分の言葉で説明してもらいます。

運営者の見方

このページには、きほん5枚、ふつう5枚、小テスト5枚、むずかしい2枚、むずかしいテスト2枚、個別配慮5枚があります。むずかしいプリントの1枚目は、電池・コイル・電流計・スイッチの回路図を読み、電流計のつなぎ方と最初につなぐ端子を答える問題から始まります。続く表では、導線の長さを5mにそろえたまま、まき数だけを100回と200回に変えています。100回まきでもあまった導線を切らない理由を書かせるのは、そろえる条件に目を向けてほしいからです。 2枚目の表は、クリップの数が8こ、15こ、27こと変わる3つの電磁石から、「電流の影響を調べるにはAとB、まき数の影響を調べるにはBとC」と、比べる相手を選んで答える形です。運営者は、結果の数を覚えるより、どの二つを比べれば何が分かるかを選ぶ練習のほうが、記述問題にも生きると見ています。むずかしいテストには、電磁石のはしに方位磁針を近づけた図から極を読み取る問題もあり、電池の向きを反対にすると針の向きも反対になることを、図の上で確かめられます。

よくある質問

Q. 電磁石を強くするには、どうすればよいですか。
A. 電流を大きくするか、コイルの巻き数を多くします。電流を大きくするには、かん電池を直列につなぐ数をふやします。どちらか一方だけを変えて比べると、それぞれの効果が確かめられます。

Q. コイルの中の鉄心をぬくと、どうなりますか。
A. 電磁石の力は弱くなります。鉄心を入れたコイルに電流を流したものが、鉄を引きつける電磁石です。

Q. 電流計の−端子は、なぜ5Aから使うのですか。
A. 流れる電流の大きさが分からないうちに小さい値の端子につなぐと、針がふり切れて電流計をいためることがあるからです。5Aの端子で針のふれが小さいときは、500mA、50mAの順につなぎかえて、読みやすい端子で読み取ります。