かがくこばなし「磁石と磁界」

磁石と磁界

どうして、真ん中の磁石じしゃくは浮いているんだろう?

磁石が正六角形の形に並んでいて、中心に浮いてる磁石が一つ

磁石の作る磁界じかいとは?

磁石どうしを近づけると、くっつこうとしたり、はなれようとしたりするよね。
これは、磁石にはNきょくとS極という、2つの極があるからなんだ。ちがう極を近づけるとくっつこうと、同じ極どうしを近づけるとはなれようとするね。
この仕組みには、N極から出てS極に入る「磁界」というもので説明できるんだ。この磁界の中に磁石をおくと、磁石は力を受けるんだよ。

N極から矢印がでて、S極に入ってくる様子。N極からまっすぐ遠くに行く矢印、遠くからまっすぐS極に入ってくる矢印もある

たとえば、磁石の同じ極どうしを近づけることを考えよう。下の図のように、2つの磁石が作る磁界は、ぎゃく向きになっているね。この場合、磁石はしりぞけ合うよ。

ある磁石のN極からとなりの磁石のS局に矢印が向かっている様子。この時磁石はくっつく。

ぎゃくに、磁界の向きがそろうように、ちがう極を向かい合わせて磁石をおくと、くっつこうとするんだよ。

ある磁石のN極から出る矢印(磁界)と隣の磁石のN極からでる矢印(磁界)がぶつかりそうになって、横によけてる様子。この時、磁石は離れようとする。

最初の写真の磁石についても考えよう!

では、下の写真の真ん中にある、うすい磁石を見てみよう。
重力にさからってういていて、ふしぎだね。これは、土台にある6つの磁石がげんいんだよ。この写真のように、磁石の力で物をうかせることを、磁気浮上というよ。

磁石が正六角形の形に並んでいて、中心に浮いてる磁石が一つ

土台の磁石による磁界は、下の図の黄緑のやじるしのようになっているよ。ちょうど、うずをまくようにあるね。この磁界の中で、N極とS極の向きを考えて、磁石をぼうに通しているよ。すると、下の図で、黄緑の磁界に対して、むらさきの磁界がぎゃく向きになっているね。だから、しりぞけ合いが起きて、磁石がうくんだ。

磁界について考えていないと、真ん中の磁石のN極と周りにあるS極が向かい合っているから、くっつきそうに思えるよね。でも、磁界を考えると、浮かぶ理由が納得できるよね。だから、違う極同士が向いてるとくっつくっていう説明だけじゃなくて、磁界について考える必要があるんだね。

明日は、工大祭にはなかった、「磁界」をつかったクイズ(パズル)を紹介するよ。よかったら、明日も覗いてみてね!

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