右ねじの法則を学ぼう

電磁気学は、電動機や変圧器など社会を支える大切な電気機器の設計や運用上非常に重要な学問です。その一方で、磁気分野の学習は、抽象的な理論に加え、磁界が目に見えないことも相まって、理解する事が難しいという実情があります。このような背景から、電気磁気分野の学習は生徒から敬遠される傾向にあり、電気工学を学ぶ学生数減少の一因になっているものと推察します。
そこで、本教材では、電流の向きと磁界の向きの関係を示す「右ネジの法則」を直感的に理解して貰い、電気磁気分野に興味を持って貰うことを目的としています。具体的には、導線に電流を流し、方位磁石が動く向きを目で確認することで、電流と磁界の関係を視覚的に理解して貰います。

右ネジの法則を正しく説明できるようになり電流の向きと磁界の向きを視覚的に関連づけて理解できる。コイルや直線導線の周囲の磁界の向きを右ネジの法則を用いて説明できるようになることが本教材での達成目標である。

1　ペットボトルで作成した教材で右ねじの法則の解説をする。
2　説明した内容が合っていることを確認するため、実験を行う。銅線・コンパス・抵抗・電池ボックスを用意し回路を組む。その周りにコンパスを配置する。
3　スイッチを入れて電流を流すと、コイルの周囲に磁界が発生します。これにより、コンパスの針が回転し、磁界の方向（電流の周りを回る円状の磁界）を目で確認できる。
4　右ねじの法則は身近な機械に使われていることを紹介、またその原理を説明する。

アピールポイントは、目に見えないためイメージし難い磁界を、身近なペットボトルを使った装置で直感的に理解できる点です。 さらに、後半で使用する実験装置で実際に電流を流して方位磁石の向きを確認することで、前半にペットボトルを使った装置で確認した磁界の向きと一致していることを確認出来る構成にしました。つまり、前半で直感的に理論を理解し、後半の実験で検証することで、目に見えない磁界が本当に存在し、右ネジの法則に従って発生していることが理解し易い構成にしました。またペットボトルの装置単体であれば比較的安価に制作でき、生徒自ら作れる簡単さも、アピールポイントになっています。

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