レンツの法則と誘導電流

この記事で書いていること

磁界中にあるコイルを動かすと電磁誘導により、コイルに起電力が発生します。

このときの誘導起電力(誘導電流)の向きを示すものが レンツの法則 です。

電磁誘導による誘導起電力は磁束が変化するときだけ発生します。

磁石の距離や磁石の極性による磁界の変化がコイルの誘導電流に与える影響を説明します。

目次

レンツの法則

コイル に磁石を近づけたり遠ざけたりすると、コイルの磁束が変化して誘導起電力が発生します。

この現象を 電磁誘導 といい、発生する起電力を 誘導起電力、 流れる電流のことを 誘導電流 といいます。

レンツの法則はその誘導電流が流れる方向を知るものです。

誘導電流はコイルに対して 磁束が変化した時にだけ 流れます。

■ レンツの法則

レンツの法則は 磁束の変化を妨げる方向の電流 が流れるということです。

  • 磁束が増えるときは減らす向きの電流が流れます。
  • 磁束が減るときは増える向きの電流が流れます。

レンツの法則は、コイルに流れる誘導電流の方向を簡単に知ることができる法則です。

ハインリヒ・レンツ(1804年2月12日~1865年2月10日) エストニアの物理学者レンツが定義したことです。

N極の移動とレンツの法則の関係

レンツの法則と誘導電流(N極がコイルに近づくとき)

  1. 磁石のN極から出る磁力線が強くなります。
  2. コイルにはレンツの法則により、磁石のN極から出る磁力線を、打ち消す方向の磁力線が発生します。
    (ここでは、図のように緑の点線の右向きの磁力線が発生する。)
  3. コイルには、図のような右向きの磁力線を発生する向きの電流が流れます。
  4. ここで、流れる電流の向きは、右ねじの法則による電流の向きになります。
    従って、ここでは 反時計方向 に電流が流れます。
  5. 電流の流れる向きは、コイルの巻き方によっても変わるので、電流の方向を決めるのは必ず、右ねじの法則 に従って決める必要があります。

レンツの法則と誘導電流(N極がコイルから遠ざかるとき)

  1. 磁石のN極から出る磁力線が弱くなります。
  2. コイルにはレンツの法則により、磁石のN極から出る磁力線を、増加させる方向の磁力線が発生します。
    (ここでは、図のように緑の点線の左向きの磁力線が発生する。)
  3. コイルには、図のような左向きの磁力線を発生する向きの電流が流れます。
  4. ここで、流れる電流の向きは、右ねじの法則による電流の向きになります。
    従って、ここでは 時計方向 に電流が流れます。

S極の移動とレンツの法則の関係

レンツの法則と誘導電流(S極がコイルに近づくとき)

  1. 磁石のS極に戻る磁力線が強くなります。
  2. コイルにはレンツの法則により、磁石のSN極に戻る磁力線を、打ち消す方向の磁力線が発生します。
    (ここでは、図のように緑の点線の左向きの磁力線が発生する。)
  3. コイルには、図のような左向きの磁力線を発生する向きの電流が流れます。
  4. ここで、流れる電流の向きは、右ねじの法則による電流の向きになります。
    従って、ここでは 時計方向 に電流が流れます。
  5. 電流の流れる向きは、コイルの巻き方によっても変わるので、電流の方向を決めるのは必ず、右ねじの法則に従って決める必要があります。

レンツの法則と誘導電流(S極がコイルから遠ざかるとき)

  1. 磁石のS極に戻る磁力線が弱くなります。
  2. コイルにはレンツの法則により、磁石のS極に戻る磁力線を、増加させる方向の磁力線が発生します。
    (ここでは、図のように緑の点線の右向きの磁力線が発生する。)
  3. コイルには、図のような右向きの磁力線を発生する向きの電流が流れます。
  4. ここで、流れる電流の向きは、右ねじの法則による電流の向きになります。
    従って、ここでは「反時計方向」に電流が流れます。

レンツの法則の要点

レンツの法則は磁束の変化を妨げる方向に電流が流れる ということです。

レンツの法則のまとめ

  1. 電磁誘導によりコイルを切る磁束が変化すると、コイルに電流が流れます。
  2. レンツの法則は、誘導電流の向きを示す法則です。
  3. 誘導電流の向きは、磁束の変化を妨げる向きになります。
  4. 誘導起電力の大きさはファラデーの法則により知ることができます。


以上で「レンツの法則と誘導電流」の説明を終わります。

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