電気と磁気

中学1年生の物理では、電気と磁気のトピックを探求します。これらの2つの概念は非常に密接に関連しており、多くの現代技術の動作を理解するための基礎を形成しています。それでは、それぞれについて掘り下げ、物理学が見せる魅力的な世界を見ていきましょう。

電気

電気は電子や陽子のような帯電粒子の存在から生じるエネルギーの一種です。それは多用途のエネルギー源であり、私たちの日常生活で無数のデバイスを動かすために使用されます。電気をよりよく理解するためには、静電気と電流という2つの主要な成分に分けることができます。

静電気

静電気は物体の表面に電荷が蓄積される現象です。これは、電子が摩擦を通じて一方の物体から他方の物体に移動する際に発生します。一般的な静電気の例として、風船を髪にこすりつけると髪が風船にくっつく現象があります。

下の図の風船と髪の毛を想像してください。それらの間の摩擦が電子を一方の表面から他方の表面に移動させ、静電荷を生じさせます。

// 静電気の図 - 風船と髪の毛
// 静電気の図 - 風船と髪の毛

電流

静電気とは異なり、電流は導体（たとえばワイヤー）を流れる電荷の流れです。この流れは電流と呼ばれます。電流をパイプを流れる水のように考えることができます。電子がワイヤーを通り、電球やモーターのようなデバイスにエネルギーを供給します。

電流には回路、電圧、抵抗などの重要な概念がいくつか含まれます。それぞれの要素について探ってみましょう：

回路: 回路は電流が流れる完全な道筋です。通常、バッテリーのような電源や、電気を伝導するワイヤー、電気を使用するランプのようなデバイスが含まれます。
電圧 (V): 電圧は電流を回路を通して押し進める力です。ボルト (V) で測定されます。
抵抗 (R): 抵抗は電流の流れに対する抵抗です。オーム (Ω) で測定されます。
電流 (I): 電流は電荷の流れる速度であり、アンペア (A) で測定されます。

これらの要素は電気の基本原理であるオームの法則によって関連付けられています：

V = I * R
V = I * R

この方程式は、電圧が電流と抵抗の積に等しいことを示しています。

磁気

磁気は、磁石が互いに引き合ったり反発したりする力です。磁気は電荷の運動によって引き起こされます。すべての材料はある程度、磁場の影響を受けます。

磁気の基本

磁石には北極と南極の2つの極があります。反対の極は引き合い、同じ極は反発します。これは、電荷の正負が電気に及ぼす影響に似ています。冷蔵庫の磁石、コンパスなどで磁気をよく目にします。

磁気の一般的な例として、棒磁石の周りの磁場があります：

// 棒磁石とその磁場の図
// 棒磁石とその磁場の図


N
S

地球を磁石として

地球自体も巨大な磁石です。地理的な北極と南極に近い極を持つ磁場があります。この磁場により、コンパスの針がこの磁場に沿って北を指すようになります。

電磁気

電流がワイヤーを通ると、そのワイヤーの周りに磁場が生まれます。これが電磁気の原理です。ワイヤーを巻くことで磁場を集中させることができます。ワイヤーを鉄心に巻きつけると、電流でオン・オフできる電磁石が作れます。

バッテリー、釘、銅線のような簡単な材料で電磁石を実験することができます：

釘にワイヤーを巻きつけます。
ワイヤーの端をバッテリーの端子に接続します。
釘が磁石になり、小さな金属物を引き寄せる様子を観察します。