中学理科の「電流と磁界」に関する問題です。
特に問3は、2種類の磁界(磁石が作るものと電流が作るもの)を重ね合わせて考える必要があります。
問1:電流計と電圧計のつなぎ方
この問題は、測定機器の正しい接続ルールを問うています。
・電流計は、回路に対して「直列」につなぐ。
・電圧計は、測りたい部分に対して「並列」につなぐ。
・基本として、電池のプラス側から来る線を「+端子」に、マイナス側へ戻る線を「-端子」につなぐ必要があります。
問2:抵抗Rの値を求める
実験データ(別の図や表にある数値)を使い、「オームの法則」で計算します。
・式:抵抗 = 電圧 ÷ 電流
・注意:電流が「mA(ミリアンペア)」で書かれている場合は、1000で割って「A(アンペア)」に直してから計算してください。
問3:磁界の向きの重なり
図4は「磁石の磁界」と「電流が作る磁界」が混ざった状態を表しています。
1. 磁石がつくる磁界
磁界はN極からS極へ向かいます。図4では上がN、下がSなので、磁石による磁界は常に「上から下(↓)」に向かっています。
2. 電流がつくる磁界
導線に電流を流すと、その周りに円を描くような磁界が生まれます(右ねじの法則)。
・電流が奥へ流れるなら「時計回り」
・電流が手前へ流れるなら「反時計回り」
3. 答えの選び方
問題文の「同じ向きになる点」とは、電流による磁界が、磁石の磁界と同じく「下向き(↓)」になっている場所を探せという意味です。
・点アや点ウは、磁界が横を向くので除外されます。
・点イか点エのどちらかで、電流による磁界が「下向き」になります。
この問題を解くには、まず「図3」を見て電流が手前・奥のどちらに流れているかを確認し、右手の親指を電流の向きに合わせて指を回してみてください。磁石の向き(下向き)と同じ方向に指が動いた地点が正解です。