磁石と磁石、あるいは磁石と鉄との間には、はなれていても引き合ったり反発したりする力がはたらきます。 この力を磁力といい、磁力がはたらいている空間のことを磁界といいます。 方位磁針を磁界の中に置くと、針のN極はその場所での磁界の向きを指します。 この向きをたどってつないだ曲線を磁力線と呼びます。
磁力線の大原則：磁力線はN極から出てS極に入る。 磁石を半分に折っても、それぞれの破片にN極とS極が新しくでき、できる向きは元の磁石と同じになる。
導線に電流を流すと、導線を中心にして同心円（どうしんえん）状の磁界ができる。 これは磁石を使わなくても電流だけで磁界を作れるということであり、電磁石のもとになる大切な現象である。 まっすぐな1本の導線だけでは磁界が弱く、電磁石としては使いにくい。
🔩 右ねじの法則
導線に流す電流の向きを、右ねじが進んでいく向きに合わせると、 そのねじをねじこむときに回す向きが、そのまま磁界の向き（回転の向き）になる。 これを右ねじの法則という。
指を使う方法もある。右手の親指を電流の向きに向けて導線をかるく握ると、 残りの4本の指が丸まる向きが磁界の向きと一致する（右手の法則）。
1本のまっすぐな導線が作る磁界はとても弱い。そこで、導線を何回も巻いて輪の形にする。 この輪をたくさん重ねたものをコイルという。 さらにコイルのしんとして鉄の棒を差しこんでおくと、コイル単体のときに比べて磁力がぐんと大きく育つ。 鉄しん入りのコイルに電流を流して作った磁石が電磁石である。コイルの形や巻き方とN極・S極の関係は、次のセクションでくわしく見ていく。
磁石と磁石、あるいは磁石と鉄との間には、はなれていても引き合ったり反発したりする力がはたらきます。 この力を磁力といい、磁力がはたらいている空間のことを磁界といいます。 方位磁針を磁界の中に置くと、針のN極はその場所での磁界の向きを指します。 この向きをたどってつないだ曲線を磁力線と呼びます。
磁力線の大原則：磁力線はN極から出てS極に入る。 磁石を半分に折っても、それぞれの破片にN極とS極が新しくでき、できる向きは元の磁石と同じになる。
導線に電流を流すと、導線を中心にして同心円（どうしんえん）状の磁界ができる。 これは磁石を使わなくても電流だけで磁界を作れるということであり、電磁石のもとになる大切な現象である。 まっすぐな1本の導線だけでは磁界が弱く、電磁石としては使いにくい。
🔩 右ねじの法則
導線に流す電流の向きを、右ねじが進んでいく向きに合わせると、 そのねじをねじこむときに回す向きが、そのまま磁界の向き（回転の向き）になる。 これを右ねじの法則という。
指を使う方法もある。右手の親指を電流の向きに向けて導線をかるく握ると、 残りの4本の指が丸まる向きが磁界の向きと一致する（右手の法則）。
1本のまっすぐな導線が作る磁界はとても弱い。そこで、導線を何回も巻いて輪の形にする。 この輪をたくさん重ねたものをコイルという。 さらにコイルのしんとして鉄の棒を差しこんでおくと、コイル単体のときに比べて磁力がぐんと大きく育つ。 鉄しん入りのコイルに電流を流して作った磁石が電磁石である。コイルの形や巻き方とN極・S極の関係は、次のセクションでくわしく見ていく。
円とう形のわくに導線を何回も巻きつけたものをコイルという。 1回巻きの輪でも磁界はできるが、輪を何重にも重ねたコイルにすると、 それぞれの輪が作る磁力線が内部で同じ向きに重なり合い、コイルの中に強い磁力線ができる。 コイルは、まっすぐな導線1本よりもずっと棒磁石に近いはたらきをする。
コイルの磁力線が出てくる方のはしをN極、磁力線が入ってくる方のはしをS極という。 どちらがN極になるかは、コイルに流れる電流の向きで決まり、 次の方法で調べることができる。
🔧 コイルの右手の法則
右手の4本の指を、電流がコイルを流れる向きに合わせてコイルをにぎる。 立てた親指の指す方がN極になる。
上の図のように、コイルの一方のはしから見て電流が反時計回りに見えるなら、そちら側がN極。 反対側から見ると同じ電流が時計回りに見え、そちらはS極になる。
1本の導線を方位磁針の真上と真下に通し、電流を流すとどうなるだろうか。 導線を中心にした同心円状の磁界ができるため、 導線の上に置いた方位磁針と下に置いた方位磁針とでは、N極がふれる向きが反対になる。
導線1本が作る磁界は弱いため、方位磁針のふれも小さい。ふれを大きくするには2つの方法がある。
📝 ふれを大きくする方法
⚠️ 間違えやすいポイント
いつも同じ強さで磁力を出し続ける磁石を永久磁石という。 これに対して電磁石は、電流が流れているときだけ磁力を持つという大きな特ちょうがある。 入試では、この2つのちがいがよく問われる。
| 項目 | 永久磁石 | 電磁石 |
|---|---|---|
| 磁力のON/OFF | できない（常に磁力あり） | できる（電流を切ると磁力が消える） |
| N極・S極の入れかえ | できない | できる（電流の向きを逆にするだけ） |
| 強さの調整 | できない | できる（電流や巻き数を変える） |
| 材料 | 磁石そのもの | 導線＋鉄しん＋電源 |
電磁石の強さは、コイルの巻き方と流す電流の両方で決まる。次の4つを覚えておけば、 「どちらが強い電磁石か」を比べる問題に対応できる。
強さを比べる計算のコツ：電磁石の強さは、大まかに 「電流の大きさ × 巻き数」が大きいほど強いと考えるとよい。 回路のつなぎ方（直列・並列）によって、同じ電池の数でも流れる電流の大きさが変わる点に注意する。
電磁石は「電流を流したときだけ磁力を持つ」という性質を生かして、いろいろな道具に使われている。
Q. 電磁石の鉄しんの代わりに銅の棒やアルミの棒を入れるとどうなる？
A. 電磁石はほとんど強くならない。鉄のように磁石に強く引きつけられる金属でないと、電流による磁界を大きく増やす効果が出ないため。
Q. 電磁石の電流の向きを逆にすると何が変わる？
A. N極とS極が入れかわる。永久磁石ではできない、電磁石ならではの性質である。
Q. コイルの巻き数を2倍にして、電流を半分にしたら、電磁石の強さはどうなる？
A. 「電流×巻き数」で考えると、2倍×0.5倍＝1倍なので、強さはほぼ変わらないと考えられる。
Q. 電磁石が永久磁石より便利な点は？
A. 必要なときだけ磁力を出せて、強さや極も自由に変えられる点。クレーンで鉄を運び、はなす場所でスイッチを切るといった使い方ができる。
入試でよく出る3つのパターンを、方位磁針の図を使って順番に確認していく。
図のように、導線1と導線2に、どちらも読者の方へ向かってくる（⊙）向きに電流を流した。 導線2には導線1の2倍の電流が流れている。方位磁針ア（導線1の下）、イ（導線1の上）、ウ（導線2の下）は、 それぞれどちら向きにふれるか。
考え方
あおいさんは同じ太さのエナメル線を使って、80回巻きのコイルE・Fと、160回巻きのコイルG・Hを作り、 同じ太さの鉄しんを入れて電磁石にした。回路のつなぎ方のちがいにより、Eに流れる電流の大きさを1とすると、 Fには3、Gには1、Hには3の電流が流れる。E〜Hのうち、最も強い電磁石はどれか。
とき方
みのりさんは筒にコイルを巻いたものに鉄の棒を差しこみ、豆電球をつないでコイルに電流を流した。 コイルの左はし「あ」の位置に方位磁針を置くと、N極がコイルから遠ざかる向き（外側）を指した。
(1) 電流の向きは、コイルの左はしから見て時計回りのア、反時計回りのイのどちらか。
(1) の考え方
(2) 方位磁針の代わりにゼムクリップを近づけると、鉄の棒に3個までクリップがついた。 次のうち、つくクリップの数を増やす操作をすべて選びなさい。
ア 鉄の棒を太いものにかえた
イ 鉄の棒を細いものにかえた
ウ 鉄の棒の代わりに銅の棒を入れた
エ 鉄の棒の代わりにアルミの棒を入れた
オ 鉄の棒の代わりにガラス棒を入れた
(2) の考え方
📝 計算・作図のコツまとめ