小５理科⑨電磁石 5th grade ~electromagnetism~

小学校の理科の教科書にお目にかかる機会があったので、解説しつつ教材づくりのヒントを書いていく。

海外で勉強している子どもたちも日本語と英語の対比に注目しながら読んでくれると嬉しい。

 

I have a chance to read 5th grade Science textbook.

I try to write some points of this grade and give you hints for making materials of "electromagnetism".

 

If you live in foriegn country, you can read and compare Japanese and English with "electromagnetism".

 

wordlist

電磁石	electromagnet
コイル	coil
鉄心	iron core
磁石	magnet
クリップ	clip
電池	cell battey
スイッチ	switch
エナメル線	copper wire
巻く	roll
N極	N pole
S極	S pole
引きつける	attract
しりぞけあう	repel
方位磁石	compass
検流計	galvanometer
直列	series
並列	parallel
モーター	motor
リニアモーターカー	linear motor car

 

この単元は本職の理科の先生でも教えるのが難しい。

なぜなら、理科の先生（特に小学校にいる先生）のほとんどが物理、特に電磁気を専門としてこなかったからだ。

物理はなぜ難しいのか。

それは、見えないものを「可視化」することの訓練が足りないからである。

しかし「可視化」が目的であること事前に伝えておけば、ただ現象を観察するだけでなく、何を見つけなければならないかが分かり、学習がしやすくなる。

また、物理は他の分野に比べて学習動機がつけづらい。

そのために単元の最後にまとめられているような社会と物理との関わりを先に持ってきて、社会での物理の役割を理解した上で、学習を始めるとより楽しんで学習ができる。

 

　Almost science teachers feel difficult to teach physics or electromagnetism because many science teachers are not specialists of  physics or electromagnetism.

　Why physics is so difficult?

　The reason is that we are not good at "Visualization".

　However, if you tell your students that Visualization is the most important thing, they can understand any phenomenon easily.

　Also, we have a motivation less than other fields, so I recommend you to study the rerationship of society and physics first.

　Then you can enjoy studying some phenomenons.

 

 

この単元は２つのパートとコラムに分かれている。This unit has 2 parts.

①電磁石の極 property of electromagnet

②電磁石の強さ How can we get electromagnet stronger

コラム：電磁石と社会 electromagnet and society　←これを最初に学習するのがおすすめ study first

 

コラム：電磁石と社会 electromagnet and society

　電気を使って、磁石を作ることを電磁石と言い、逆に磁石を使って、電気を起こすことを電磁誘導という。

　電磁誘導は中学校で学ぶので詳しくは言わないが、たとえば電車のICカードなどはカードの中にコイル（実際にはICチップ）が仕込まれており、機械にかざすと、機械の中の磁石と反応しあって電流が生まれ、情報として処理される。

　リニアモーターカーは電車をはさむ推進コイルに電流を流し、N極とS極を超高速で入れ替えながら磁石の引き合う力を利用して電車を前へ進める仕組みだ。

　磁力は物体同士が離れていても働くので、リニアモーターカーは地面から少し浮いて走行する。

　他にも金属のリサイクル工場では、超強力な電磁石を使って、大量の金属の中から鉄だけを引きつけて分別する仕組みだ。

　なぜ磁石でなく電磁石を使うかは、分別した後に鉄を下に置くには磁石の性質がじゃまになるからだ。

　電磁石ならば電流を切れば磁石の性質を失い、鉄が引きつけられなくなる。

　An electric current produces a magnetic field, this is "electromagnet".

 　On the other hand, Magnets are used to generate an electric current, this is "electromagnetic induction".

　Students will study electromagnetic induction in junior high school.

　When we ride on a train, we use an IC card at the ticket gate.

　IC card contains coil in the IC tip, it reacts with a gate machine and produces an electric current. 

　An electric current is processed as an "information" of your riding.

　A linear motor car is a system in which current passes through the propulsion coils that sandwich the train, and the train moves forward by using the force of attraction of magnets while switching the north and south poles at ultra-high speed.

　The magnetic force works even if objects are separated from each other, so the linear motor car runs slightly above the ground.

　A strong electromagnet can pull up only iron from many kinds of metal at recycle plant.

　The reason why we use an electromagnet is it can pull up iron when electric current flows and when current does not flow, it can release iron.

 

①電磁石の極 property of electromagnet

　コイルまたは鉄芯を入れたコイルに電流を流すと、磁石の性質を持つようになる。

　これを電磁石という。

　そもそも電流が流れている導線の周りには磁場（磁石の力）ができているのだが、それを強力にしたのがコイルだと言える。

　電流を流すのをやめると、磁力も失われる。

　電磁石の磁力は、永久磁石の磁力と全く同じ性質を持つ。

　電磁石では、電流の向きを反対にするとN極とS極の位置も逆になる。

　A coil of wire with charge flowing through it has a magnetic field that is similar to the magnetic field of a bar magnet.

　This is called "electromagnet".

　A current-carrying wire has a magnetic field, A coil is what gather some wires and get a magnetic field stronger.

　If you stop flowing an electric current, the coil loses a magnetic field.

　A property of electricmagnet is same as a bar magnet.

　If the direction of the current flowing through the electromagnet is reversed, the positions of the N and S poles will also be reversed.

 

②電磁石の強さ　How can we get electromagnet stronger

　コイルの巻き数や電流の強さによって磁力の大きさが変化する。

　The force of electromagnet depends on the number of turns of the coil and strength of electric current.

 

勉強・教材づくりのポイント Points of study

　実験を行った時はとにかく手描きで実験のようすをスケッチするのがよい。

　難しいようなら、図版を用いてもよい。

　その上で、磁力の向きや大きさを矢印で描き込み、目に見えない力を可視化する。

　磁力の大きさは数値化しにくが、引きつけたクリップの数でコイルの巻き数や電流の大きさと磁力の大きさが比例関係にあるのを明らかにしたい。

　Draw a picture of an experiment, if you are not good at drawing, you can use a picture from a textbook.

　Additionally, you have to draw direction and strength of the force of electromagnetism as an arrow.

　You can be visible a force of the electromagnet.

　It is difficult to write a magnitude of the force of the electromagnet, but you can see the proportional relationship between the strength of  the electromagnet and the number of turns of the coil and strength of electric current by watching the number of clips which attracts to the electromagnet.