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モーターの仕組みと原理が読むだけでわかる!

モーターの仕組みと原理はどのようか。

中学生向けに詳しく解説していきます!

 

①モーターとは何か

②モーターの仕組みと原理

を学習したい人にオススメ!
モーターが、苦手で…!
ゆっくり説明するから心配しないで!
このページを読めば5でバッチリだよ!

また、このページは【中2物理】磁界の単元の4ページ目だよ!

ページは下の通りになっているよ。

①~⑤を学習すると
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ぜひチャレンジしてね!

 


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☆

 

それではモーターの学習スタート!

1.モーターとは何か

先生!さっそくですが、モーターって何ですか?
いい質問だね!
モーターが何か分からないのに勉強しても意味ないもんね!
モーターとは、
電流磁界からうけるを利用して、コイルを回転させる装置
のことなんだ!
??
わかりにくいね!とりあえず
動画でモーターがどんなものか見てみよう
2つのせておくね!
モーターの動画①↓(20秒)

モーターの動画②↓(150秒)

おー。回ってる!
これがモーターか!
そう。これがモーター!
この回転させる仕組みが、
電流磁界からうけるを利用しているんだね!
なるほどー!

電流?磁界?力?となってしまう人は、前のページのフレミング左手の法則と覚え方を確認してきてください。5分くらいで読めるので、読んできたほうが早いです!

フレミング左手の法則 電磁力と覚える

↑こんなやつ。
OKな人は、このまま進もう!


2.モーターの仕組みと原理

それではモーターの仕組みを考えていこう!
なぜ回転するのか気になる!

モーターに必要なものは、
①磁石
棒磁石
②電源
電池
③コイル
コイルの写真
の3つだね!
これらを使って下のようなモーターをつくろう!
モーターとブラシ
黄色と緑色のものを「整流子
赤色のものを「ブラシ」というよ。
(後で説明するけど、この2つが接触すると電流が流れるんだ!)

まず磁石に注目しよう。
N極、S極が左右にあり、磁界が発生しているね。
磁界の向きは何極から何極だったか覚えているかな?
もちろん!N極からS極でしょ?
そうだね!
書き込んでみるね!
モーター③

次に電流の向きを考えよう!
ねこ吉。電流が流れる向きは覚えているかな?
うん。+極→-極だよね!
0K!バッチリだね!

電流の向きは+極→-極。
ブラシ→整流子→コイル→整流子→ブラシ
と進むよ!
図に書き込んでみるね!
(コイルにはA、B、C、Dと記号をつけたよ)
モーター⑤
また、コイルはA→B→C→Dと電流が流れていくね。
うんうん。OK!

ではがどのように働くかを考えよう。
磁界があるところに、電流が流れると、が加わってコイルが動くよね!
そして力が加わる向きは、フレミング左手の法則を使えばわかったよね!
うん!前のページで学習したね。
(イメージ動画↓(10秒))

ではコイルに電流が流れると、どのように力が発生するかを考えよう。
まずは、コイルのA→Bの部分のみに注目して考えるよ!
A→Bでは手前から奥に向かって電流が流れているね
モーター⑥
この場合、フレミング左手の法則を使うと
電磁力と覚える

力は下向きになるね!
モーターにかかる力1
モーター⑦
うん。右半分には下向きの力がはたらくんだね!

次は、コイルのC→Dの部分のみに注目して考えるよ!
C→Dでは奥から手前に向かって電流が流れているね
モーター⑧
この場合、フレミング左手の法則を使うと
電磁力と覚える

力は上向きになるね!
モーターにかかる力2
モーター⑨
左半分には上向きの力がはたらくんだね!
そういうこと。

さて、ここで
左右にかかる力を整理しよう。
右半分には下向きの力、
左半分は上向きの力だね
モーター⑩
このような力が左右に加わることで、モーターは回転するんだ!
モーターの⑪
おー!なるほど!!

これがモーターが回る仕組みの基本だよ
ここまでわかれば、ひとまずOK★
だけど、もっと詳しく学習したい人のために、もう少し解説するね!

下の図から90°回転した状態の「整流子」に注目するよ!
モーター⑪
上の図からコイルと整流子が90°回転すると・・・
整流子の拡大図
コイルが縦(たて)になり、整流子の黄色が上、緑が下になるね!
うんうん。
ここがポイント!
整流子のが上のように縦になると、ブラシと接触しなくなり、電流の流れが止まるんだ!

電流は道(回路)が繋がっていないと流れないもんね。

で、電流の流れが止まるとどうなるの?

力がはたらかなくなるんだ。
だけど、回転のスピードがあるから、そのままコイルは半回転するんだよ!
整流子とコイルが半回転した図を見みよう!
モーター⑫
どうかな?
ぱっと見は変わらないけれど、整流子やコイルが半回転したから、
黄色と緑の色や、コイルのA~Dが半回転してるね!
ほんとだ!
半回転したからだね!
回転前後の比較

半回転するとどうなるのか?
モーター⑫
これはまた、
ブラシ→整流子→コイル→整流子→ブラシ
と電流が流れるんだ!
(コイルはD→C→B→Aの順だね)
モーター⑬
なるほどね。
電流の向きは+→-
だね。

そうなるとまた、力が発生するね!
モーター⑭
おお、また回転するのか
その通り!
さっき説明したように、一瞬整流子とブラシの接続が切れるけど、勢いで回転して、また半周するんだ!
すると下のようになるね。
モーター⑮
これは始めと全く同じ状態だね!
その通り!
そしてまたコイルが回転を始めるんだ!
このようにして回転し続けるのが、モーターの仕組み。
というわけだね!
考えた人、天才ー!
ほんとだね!

これでこれでモーターの仕組みと原理の解説は終わりだよ!
またいつでも確認しに来てね☆

次のページは「電磁誘導」を解説するよ!
続けて学習するには下のリンクを使ってね!


それではまたね!
ばいばいー。

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