物理理科電磁気学・光学・天文学

モーターから学ぶ「フレミングの左手の法則」を理系ライターがわかりやすく解説

フレミング左手の法則。「何だ?」

電流と磁界があるところに「電磁力」という力が働くという内容の法則。身近なものだと、モーターはこの法則の原理が使われている。ってなわけで、この記事では、モータに関する例題を通して、フレミング左手の法則を使いこなすことを目的にする。理系ライターのR175と一緒に解説していきます。

フレミング左手の法則を使い慣れていると、センター試験でも2次試験でも「時間短縮」につながるからぜひ一読し日頃の学習に役立ててもらおうことを願う。

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.フレミング左手の法則とモーター原理

image by iStockphoto

磁界があるところに電流を流すと、「電磁力」という力が働きます。

この「電磁力」うまいこと回転運動に変換している装置がモータです。

*磁界:磁石の近くの空間をイメージしてください。そこに、鉄など磁石にくっつく物体を置けば、勢いよく磁石に引き寄せられる空間です。磁場もほぼ同じ意味。

2.フレミング左手の法則~電磁力、電流、磁界の関係

ここではまず、フレミングの左手の法則について簡単に解説したいと思います。

磁界と電流があれば、「電磁力」が発生。この「電磁力」の向きは磁界および電流の向きによって決まります。この法則が「フレミング左手の法則」です。

なぜ「左手」という、ネーミングが出てくるのでしょうか?

image by Study-Z編集部

なぜなら、左手の指が「電流」「磁界」「電磁力」の向きを表しているから。

左手をイラストのような状態にしてください。中指が「電流」、人差指が「磁界」、親指が「電磁力」の向きを表します。

電流と磁界の向きが分かれば「電磁力」の向きも分かるもの。「電流」の向きに人差し指を、「磁界」の向きに人差指を合わせましょう。

ちょっと変わった覚え方

フレミング左手の法則、非常に便利ですが、油断していると何指が何の向きか忘れてしまいそう。

そこで、筆者がやっていた忘れにくい方法を紹介したいと思います。

まず、電流、磁界、電磁力は略して「電、磁、力」、「デン、ジ、リョク」とこの順番でテンポよく憶えておきます(多くの人はそうしてると思われます)。

次に、左手をイラストのように「フレミング左手の法則モード」の形にして、「デン、ジ、リョク」とつぶやきます。「デン」とつぶやくときに右手の中指で左手の中指の先を軽くたたきましょう。目立たないようにこの癖をつけておきます。

「デン、ジ、リョク」は覚えていてもそれが「中指、人差指、親指」だったか「親指、人差指、小指」だったか、意外と忘れてしまいまうもの。

そんな時、「デン」のところで中指同士を突き当てる癖がついていれば忘れにくいでしょう。

3.モータの仕組み~電磁力を回転に変換~

磁界と電流から電磁力が生まれるのは分かりました。では、それをどうやって回転に変えるのでしょうか。3項ではモータの仕組みを確認します。

image by Study-Z編集部

イラストにモータの構造の1例を示します。導線部分が電磁力の勢いで上向きに動きこれが回転運動に。1番上まで来たら今度は電流の方向が逆向きになり、今度は下向きに力を受けるため、引き続き同じ方向に回転しますね。

導線部分の根元にある「整流子」と呼ばれる部品は真ん中に絶縁(電流を流さない)があり、導線が180°回転するごとに電流の向きを逆向きにする仕組みになっています。

\次のページで「4.フレミング左手の法則を使いこなす」を解説!/

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