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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!

陰極線を解説

クルックス管陰極線いんきょくせんを中学生向けに詳しく解説していきます!

  • クルックス管とは何か。
  • 陰極線の性質と正体
  • 電子とは

を学習したい人にオススメ!

ねこ吉

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分でバッチリだよ!

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。

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!

自己紹介

さわにい」といいます。元中学理科の教員

現在は毎月30万人が利用する理科サイトの運営者です。

登録者5万の教育YouTuberでもあります。

2022年10月には学習参考書も出版しました。

それではクルックス管の学習スタート!

タップできる目次

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
ねこ吉

これがクルックス管か!
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。

ねこ吉

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。

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

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)

ねこ吉

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!

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
ねこ吉

おー。これが真空放電か!

うん。

動画ものせておくね(7秒)

その2(7秒)

こんな感じだね!

ねこ吉

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!

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
ねこ吉

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

を調べることができるんだ!

ねこ吉

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?

ねこ吉

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
ねこ吉

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!

ねこ吉

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。

陰極線は-極(陰極)から発生している

そしてもう一つ。

陰極線は直進している

ことも押さえておこう。

陰極線の曲がり方

電圧による曲がり

次は陰極線の曲がり方についてだよ!

ねこ吉

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?

ねこ吉

「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!

ねこ吉

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!

陰極線は-(負)の電気をもつ

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)

その2(15秒)

ねこ吉

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!

ねこ吉

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

だね!

電子

最後に「電子」について説明して終わりにするよ。

ねこ吉

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!

ねこ吉

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
ねこ吉

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!

ねこ吉

みんなお疲れ様☆

これで電気の単元はバッチリだね。

他の電気の学習するには下のリンクを使ってね!

磁界の勉強は下のボタンを使ってね!

ねこ吉

またねー

さわにいは、登録者5万人のYouTuberです。

中学の成績を上げたい人は、ぜひYouTubeも見てみてね!

また、2022年10月に学習参考書も出版しました。よろしくお願いします。

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この記事を書いた人

東京を拠点に活動する教育フリーランス  専門は理科教育学  所持教員免許は中学と高校の理科  

理科の教材や学習法を研究中!
さまざまな出版社の理科教材や解説を作成してます。

ツイッターでは理科のポイントや勉強の仕方、さわにいの考えを発信しています。

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