電磁誘導の法則とは

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電磁誘導の法則とは

コイルなどの導体が磁束を切るとき、磁束が変化することにより、コイルに起電力が起こる現象を「電磁誘導作用」といいます。

コイルに磁石を近づけたり、遠ざけたりすると、コイルが切る磁束の量が変化するので、コイルに起電力が発生します。その起電力を「誘導起電力」、流れる電流を「誘導電流」といいます。

 

  • コイルに磁石を近づけたり遠ざけたりする、その一瞬だけ起電力が発生します。
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  • つまり、コイルを貫く磁束が変化する時だけ、コイルに起電力が発生するのです。
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  • この現象を電磁誘導作用といいます。
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  • 磁石の出し入れを、早くすると起電力は大きくなります。
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  • 磁石のS極をコイルに近づけると、N極を近づけたときと反対の方向の起電力が発生します。
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  • コイルからS極を遠ざけるときは、N極を遠ざけた時と反対の方向の起電力が発生します。これは磁界の向きがN極から出て、S極に入るからです。
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  • 磁石のN極を近づけたときと、S極を近づけたときでは起電力の方向は反対になります。

電磁誘導には、「右ねじの法則」・「レンツの法則」がそれぞれに関係しています。

 

 

電磁誘導の特徴

 

コイルに磁石を近づける

  • 図2のように磁石のN極をコイルに近づけて行くと、コイルから見ると磁石によってできる磁界は強くなっていきます。
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  • コイルにはレンツの法則により、磁石の磁界を打ち消す方向に磁界ができます。右向きの緑の点線の方向です。
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  • 右向きの緑の点線の磁界ができるためには、コイルには右ねじの法則により、図2のような方向に電流が流れることになります。
 

 

コイルから磁石を遠ざける

  • 図3のように磁石のN極をコイルから遠ざけて行くと、コイルから見ると磁石によってできる磁界は弱くなっていきます。
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  • コイルにはレンツの法則により、磁石の磁界を強くする方向に磁界ができます。左向きの緑の点線の方向です。
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  • 左向きの緑の点線の磁界ができるためには、コイルには右ねじの法則により、図3のような方向に電流が流れることになります。
 

電磁誘導・・・磁気の変化によって起電力が誘導されること。
誘導起電力・・・電磁誘導によって発生する起電力のこと。
誘導電流・・・誘導起電力によって流れる電流のこと。

 

 

誘導起電力の大きさはファラデーの法則で知る

 

電磁誘導作用で発生する起電力の大きさは、「ファラデーの法則」で知ることができます。

ファラデーの法則は、電磁誘導により、回路に発生する起電力は、その回路を貫く単位時間当たりの磁束の変化に比例するということです。

 

図の導体が一定の速度で、上から下に移動したとき、Δt秒間にΔ$\phi$[Wb](ウェーバー)の磁束を切ったとすると発生する起電力は、次のようになります。

 

ファラデーの法則

\(e=-\cfrac{Δ\phi}{Δt} [V] \tag{2-3-8} \)

 

つまり、1[V]の起電力が発生するためには、運動する一本の導体が、1秒間に1[Wb]の磁束を切れば良いことになります。

 

また、この式の負号の意味は、発生する起電力の方向はレンツの法則によって、電流の変化をさまたげる方向のことを意味しています。

 

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