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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

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!

ねこ吉

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分でバッチリだよ!

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を学習すれば中学2年、磁界の単元は完璧だよ!

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。

それではモーターの学習スタート!

タップできる目次

モーターとは何か

ねこ吉

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力を利用して、コイルを回転させる装置

のことなんだ!

ねこ吉

??

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)

ねこ吉

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力を利用しているんだね!

ねこ吉

なるほどー!

ポイント

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!

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!

ねこ吉

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2

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?

ねこ吉

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。

ねこ吉

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、力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!

ねこ吉

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
ねこ吉

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
ねこ吉

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
ねこ吉

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!

ねこ吉

うんうん。

ここがポイント!

整流子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!

ねこ吉

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!

ねこ吉

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
ねこ吉

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
ねこ吉

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
ねこ吉

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!

ねこ吉

考えた人、天才ー!

ほんとだね!

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!

また、中学2年では電気回路の学習もするね。

電気回路の学習をしたい人は下のボタンを使ってね!

それではまたね!

ねこ吉

ばいばいー。

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。

他のページも見たい人はトップページへどうぞ。

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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。

youtubeは2020年から勉強に役立つ理科動画を配信開始!ぜひ見てみてね☆

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