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クルックス管と陰極線の実験をわかりやすく解説!

クルックス管と陰極線を中学生向けに詳しく解説していきます!

 

①クルックス管とは何か。

②陰極線の性質と正体

③電子とは

 

を学習したい人にオススメ!
クルックス管?陰極線?
しっかりと確認しておこうね!
このページを読めば3でバッチリだよ!

また、このページは中二理科の電気の単元の11ページ目なんだ。

①回路と電気の記号・直列回路と並列回路

②電流の計算・単位・電流計の使い方

③電圧の計算・単位・電圧計の使い方

④抵抗の計算と公式

⑤オームの法則の計算と公式

⑥電力の計算

⑦熱量(発熱量)の計算

⑧電力量の計算

⑨直流と交流

⑩理科の静電気の解説

⑪クルックス管と陰極線←今ここ

 

全てのページを読むと電気の学習が完璧になるよ。

ぜひチャレンジしてみてね!

 

 


みなさんこんにちは!

このサイトを運営する「さわにい」といいます。

中学理科教育の専門家で、インターネット上でも、中学生に役立つ理科サイトをつくっています。

ぜひ学習の参考にしてね☆

 

それではクルックス管の学習スタート!

1.クルックス管と放電

クルックス管は、下のようなものだね!

クルックス管

 

これがクルックス管か!
で、何に使うの?
クルックス管は「真空放電」を起こすのに使う装置なんだ。
真空放電?
うん。
クルックス管の前に「放電」について説明しておくね。
放電とはたまった電気が移動する現象のことなんだ。
次の2種類があるよ。

①火花放電

1つ目は火花放電と言われる放電だよ。

火花放電とは

普通電気を通さない空気に非常に大きな電圧がかかり、火花を出しながら放電することなんだ
火花放電の例には下のようなものがあるね。

例1 
雷
例2 誘導コイルで火花放電を出す
誘導コイルとは高い電圧を出す下のような装置だね。
 誘導コイル
誘導コイルで火花放電を出す動画ものせておくね。
(10秒)
雷も誘導コイルもすごい迫力!これが火花放電なんだね!
うん。すごい迫力だね!

②真空放電

そしてもう一つの放電の種類が真空放電なんだよ!
真空放電とは、
気体を抜いて真空に近い状態にしたところで起きる放電のこと
なんだ。
この真空放電を起こすのに、クルックス管を使うんだよ。
(つまりクルックス管の中は、ほとんど気体が無いんだね)
下に、真空放電を起こした2種類のクルックス管の写真をのせておくね!
陰極線を出すクルックス管 陰極線が見えるクルックス管

おー。これが真空放電か!
うん。
動画ものせておくね(10秒)
こんな感じだね!

クルックス管を使うと真空放電が起こせることは分かったけど、この線みたいなものは何?
その線のことを
陰極線(電子線)」と言うんだ!
陰極線とは「クルックス管の中で観察できる電子の流れ」のことだよ。
次は陰極線について説明していくよ!

2.陰極線の性質

①陰極線が進む向き

動画で見た線を陰極線と言ったけど、下の写真で光っているのも陰極線と言うよ。
陰極線が見えるクルックス管
このクルックス管は線のものと何が違うの?
このクルックス管を使うと、線が
+側から出ているのか-側から出ているのか
調べることができるんだ!
陰極線が出る向きを調べられる?
そう。まずは動画を見てみよう。(30秒)

どうだったかな?
始めは影ができていたけど、+と-を入れ替えると影ができなくなったよ!
そうだね!この結果から陰極線の向きを考えてみよう!
まず影ができたときは、下の図のように接続されていたんだ。
クルックス管に影が出来ている
これは、-極から光が出ているから、影ができると考えることができるね。
影ができる仕組み
おお。確かに。

だけどその後、+と-を入れ替えたら、影が発生しなかったよね。
接続を入れ替えると影はできない
つまり、
陰極線はマイナス極から出ている
とこの実験から結論付けることができるんだね!
マイナスからって、なんか意外だね。
そうかもしれないね。
けど、-極のことを「陰極」とも言うんだよ。
そして陰極から飛び出ているから、「陰極線」と言うんだね!
では陰極線の性質を一度まとめておくね。
①陰極線は-極(陰極)から発生している
そしてもう一つ。
②陰極線は直進している
ことも押さえておこう。

②陰極線の曲がり方

A電圧による曲がり

次は陰極線の曲がり方についてだよ!

 

え?陰極線って曲がるの?
うん。
ナリカさんの動画を見てみよう!(1分)

 


さて、この実験結果から何が言えると思う?

 

「陰極線は曲がる」
じゃないの?
それだけじゃだめなんだよ。!
思い出してごらん。

陰極線はプラス極のほうへ曲がったね!

 

陰極線はプラス側に傾く

陰極線はプラス側に傾く2

電気はプラスとマイナスが引き合うから、

「陰極線は-の電気をもつ」

と考えることができるよね!

 

おー!なるほど。
これも陰極線の性質としてしっかりと覚えておこう!
③陰極線は-(負)の電気をもつ

 


B磁界による曲がり

そして陰極線は、磁界によっても曲がるんだ。つまり、磁石を近づけると陰極線が曲がるということだね。

動画で見てみよう。(15秒)

 


 

ほんとだ。めっちゃ曲がる!
おもしろいね。
これはフレミング左手の法則で曲がり方の説明ができるけれど、
・磁石を近づけると曲がる
・NとSを入れ替えると曲がり方が逆になる

の2つを覚えておけば大丈夫だよ!

 

わかりましたー。
これで「陰極線の性質」はバッチリだよ。
しっかりとまとめておこう。
①陰極線は-極(陰極)から発生している
②陰極線は直進している

③陰極線は-(負)の電気をもつ

④磁石を近づけると曲がる

⑤NとSを入れ替えると曲がり方が逆になる

 

だね!

 


3.電子

最後に「電子」について説明して終わりにするよ。

 

電子?
うん。陰極「線」とか電子「線」というと、線のイメージがあるよね。
だけど陰極線(電子線)は「電子」という粒が飛んでいるんだ!

 

え?あれは粒なの?
そうなんだ。イメージ図で書くとこんな感じだね!
電子が飛んでいる
陰極線は電子の流れなんだね!了解!
うん。しっかりと覚えておいてね。
電子はマイナスの電気をもっているよ。
-の電気
陰極線の元だから当然だね!

これで
・クルックス管
・陰極線
・電子
の解説を終わるよ。
このページのまとめをしよう!

1.クルックス管は真空放電をさせるために使う装置

2.真空放電を行うと陰極線が見える

3.陰極線の特徴は

①陰極線は-極(陰極)から発生している
②陰極線は直進している
③陰極線は-(負)の電気をもつ
④磁石を近づけると曲がる
⑤NとSを入れ替えると曲がり方が逆になる

4.陰極線とは電子の流れである

5.電子は-(負)の電気をもつ

 

となるね。しっかりと覚えておこう!


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