電流と磁界を学ぶ上で欠かせない知識が、一度は聞いたことのある「右手の法則」や「右ねじの法則」です。
電流の向きと磁界の向きを意識しつつ、法則について学んでいきましょう。
電流と磁界の関係
導線に電流を流すと、導線を中心とする同心円状の磁界が発生します。
流す電流の強さに応じて、発生する磁界の強さも変化します。電流が強ければ磁界も強く、電流が弱ければ磁界も弱くなるという関係になります。
まずはこれを押さえた上で、法則の説明をします。
右ねじの法則
理科で学習する「手」を使った法則のうち、有名なものの一つがここで学習する「右手の法則」です。「右ねじの法則」と言われることもあります。
この法則を利用するのは、電流の向きに関する情報から、磁界の向きを知るという目的のためです。いくつかややこしい法則が出てきますので、目的意識を明確にして、法則の理解に努めて下さい。
右ねじの法則とは
右ねじの法則とは、電流と磁界の向きに関する法則のことで、「電流を右ねじが進む方向に直進させると、磁界が右ねじの回転方向に生じる」という性質を指すものです。実際にどういうことか、図を見ながら考えてみましょう。
（画像：ウィキペディアより）
左図のように、導線に電流を流したとしましょう。「導線に電流を流すと同心円状の磁界ができる」というのは、前述した通りですね。
そして、その磁界の向きを判断するための法則が「右ねじの法則」です。
図のように、電流が流れる方向に、右ねじが進むように、図の棒を回してみましょう。その回す方向が磁界の向きです。
右手の法則とは
右ねじがわかりにくいという場合には、右図のように、右手を利用しても磁界の向きを考えることができます。
右手の親指が電流の流れる向きに、その時の残り四本の指の向きが磁界の向きになります。
後述する、「コイルと磁界」に関する問題でも右手を利用して磁界の向きを判断しなければなりません。そのため、右ねじの法則と右手の法則は分けて考えたほうがいいかもしれません。これは好みです。
右手の法則とコイルと磁界
様々な機器を製作するにあたって、「コイル」というものが利用されます。
導線をぐるぐる巻きにした電線のことで、その用途は多岐に渡りますが、基本的には、磁石としての性質を工業製品に利用する目的で活躍するツールです。
ここでは「コイルに電流を流せば磁界が発生する」という性質が当然に利用されており、その基本にある「どのような向きに磁界が発生するのか」ということを中学生の段階で学習するというわけです。
コイルに電流を流したときの磁界の向きを考えるためには、下図のように、右手を利用して考えることになります。
右手でコイルをにぎり、親指以外の四本の指を電流の向きに合わせます。そうすると、
- 親指のさす向きがコイルの中に発生する磁界の向き
- ４本の指が電流の流れる向き
になります。上で説明した右手の法則と「電流」と「磁界」が逆になっていることに注意してください。
単純に導線に電流を流した「右手の法則」の場合と比べてもらえればわかりやすいと思いますが、、親指の指す方向が電流の進む方向なのか磁界の向きなのか、混同せずに整理する必要があります。
まとめ
言葉の説明では混乱しやすいのですが、イラストを確認し、右ねじを法則、右手の法則を使った「磁界の向き」「電流の向き」を調べ方をしっかりと覚えましょう。