物理理科電磁気学・光学・天文学

フレミングの法則の暗記は不要「電磁力」の解釈を理系ライターがわかりやすく解説

世の中の回転するものの大半は「モータ」が使われている。モータを動かす原動力が「電磁力」という名前の力。「電流」と「磁界」の2つがそろって初めて発生する。

「電磁力」は直接観察できないし、向きや大きさもガチガチに定義されていてもはや覚えるしかないが、単なる丸暗記では面白くない。電磁力の定義は意味が分かると非常に面白く、丸暗記であっても楽しくなるぞ。理系ライターのR175と解説していく。

ライター/R175

関西のとある理系国立大出身。エンジニアの経験があり、身近な現象と理科の教科書の内容をむずびつけるのが趣味。教科書の内容をかみ砕いて説明していく。

1.回転の原動力

image by iStockphoto

自動化、自動化、自動化。何かと「自動化」が進む世の中。今まで人が運んでいたものをベルトコンベアで運ぶ。人が作業していたのをロボットに代替。「自動」で動く機械の仕組みは以下の通りです。

(1)何か動作したいタイミングで電気信号を送る。(2)電気信号を送って「モータ」を回転させる。(3)モーターの回転をいろんな動きに変換して機械を動作させる。自動化に「モータ」はつきものですね。そんなモータの回転力のもとになっているのが「電磁力」。

電磁力の発生要件

電磁力はどうやってうまれるのか。モータを動かすためには「電流」が必要ですね。これが1つ目。もう一つはモータを分解してよく観察しないとわかりませんが「磁界(磁場)」です。

モータの中には磁石が入っていて、「磁界」が作られています。そこに電流を流すことで「電磁力」が作用するのです。

2.電流と磁界

電流が流れている導体の周りに磁界ができますし、逆に磁界の周りに電流が発生。その向きは、右ねじの法則に従います。残念ながら、この向きは法則通りに暗記するしかありません。

なぜなら、電流、磁界の向き自体が法則に従うように定義されているため。例えば重力なら下向きに働くというのが直接観察できますが、電流や磁界は直接的には観察しづらいもの。とはいえ、確かに電流の周りには磁界が出来、磁界の周りには電流が流れるので、向きの定義は必要になってきます。

右ねじの法則

そこで、「えい、やぁ」で電流、磁界の向きの関係を決めました。せっかくなので、使い勝手のいいように定義しました。その結果が「右ねじの法則」に従う向きなのです。なぜそれが便利なのかについては後述します。

磁界の濃淡と電磁力

磁界の濃淡と電磁力

image by Study-Z編集部

さて、磁界があるところに置かれた導線に電流を流してみましょう。すると導線を中心に磁界が発生。ということはイラストの導線上側は導線周りに発生した磁界と干渉しあって磁界が薄くなり、逆に下側では濃くなるイメージ

力が働くとしたら、濃い→薄いに移動しそうですね。実際電磁力の働く向きは「磁界濃」→「磁界薄」(密度が高いから低い)方向に定義されています。

\次のページで「3.フレミング左手の法則」を解説!/

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