物理理科電磁気学・光学・天文学

世紀の大発見「ファラデーの電磁誘導の法則」を理系ライターがわかりやすく解説

よぉ、桜木建二だ。今回はファラデーの電磁誘導の法則について考えていくぞ。

マイケル・ファラデーは「ロウソクの科学」で有名な天才的な実験物理学者・化学者だ。リチウムイオン電池の開発でノーベル賞を受賞した吉野彰氏も学生時代にファラデーの書いた「ロウソクの科学」を読んで大きな影響を受けた、というのは有名な話だな。

ファラデーの時代にノーベル賞はまだなかったんだが、もしあったら「ファラデーの電磁誘導の法則」も間違いなく受賞していたと言えるほどの大発見なんだ。そんな「「ファラデーの電磁誘導の法則」について理系ライターのタッケさんと一緒に解説してゆくぞ!

解説/桜木建二

「ドラゴン桜」主人公の桜木建二。物語内では落ちこぼれ高校・龍山高校を進学校に立て直した手腕を持つ。学生から社会人まで幅広く、学びのナビゲート役を務める。

ライター/タッケ

物理学全般に興味をもつ理系ライター。理学の博士号を持つ。専門は物性物理関係。高校で物理を教えていたという一面も持つ。ファラデーは偉大な科学者で現在ならノーベル賞の2つくらいは取れていたかもしれない。それほど重要な発見。

ファラデーとは?

有名なマイケル・ファラデー(1791-1867)はイギリスの科学者です。
かれは、満足に学校を出ていませんが、本屋で丁稚奉公をしながら独学を続けたといわれています。

仕事のかたわら、余った時間に本を読み漁ったのです。
とりわけ彼の興味を引いたのは科学関係の書籍でした。

これにより科学の面白さに目覚め、科学への憧れやまぬファラデーは、時の有名な化学者のサー・ハンフリー・デービー(1778-1829)に助手として雇ってもらえるよう手紙を書きます。
そして晴れて希望がかなったファラデーはデービーのもとで才能を開花させたのです。

ファラデーは、実験物理・化学の天才でした。
彼の師であるデービーの功績はアルカリ金属の発見など多大なものですが、第1の功績はファラデーを発見し、世に出したこととされるほどです。

電磁誘導とは?

image by iStockphoto

さて、そんなファラデーの電磁誘導の大発見。
当時はまだノーベル賞は創設されていませんでしたが、彼の発見はノーベル賞に間違いなく匹敵します。

さて、その電磁誘導とはどのような現象でしょうか?

それは磁石とコイルから電圧(ボルトのことだと思えば良い)や電流を発生させることができるというものです。
このように、コイルと磁石から電圧が生じることを電磁誘導と呼びます。
そして、そのときに流れる電流が誘導電流で生じる電圧が誘導起電力です。

しかし、コイルと磁石をただ近づけて置いておくだけで電流が流れるのではありません。
誘導起電力を発生させ、電流を流すためには磁石やコイルを互いに近づけたり遠ざけたりする必要があります。

ファラデー電磁誘導の法則

image by iStockphoto

誘導起電力や誘導電流はどのようにすれば大きくなるでしょうか?
それは磁石の磁力が強いほど、また磁石を動かす速さが速いほど大きくなることがわかっています。

ファラデーは実験を繰り返し、このような場合の誘導起電力と磁石の強さ・動かす速さの間に成り立つ関係を見出したのです。

ファラデー電磁誘導の法則

コイルに生じる誘導起電力の大きさ V は、コイルを貫く磁束 Φ の単位時間あたりの変化分に比例する。Vの大きさは、コイルの巻数がN巻のときは一巻きのときのN倍になる。

image by Study-Z編集部

注意:マイナスが付いているのは次で説明するレンツの規則を示しています。

ちょっと難しい表現です。
では簡単にご説明いたします。

まず、磁束 Φ とは何でしょうか。
磁石により磁場(磁気)が周囲の空間に発生しています。
そのとき、磁石からは磁場や磁力のもとである線が出ていると考えてください。
ちょっと大雑把に言うと、磁石のもつ磁力を線で示したものが磁束です。

この線はN極からでてS極に向かいます。図の赤い矢印で示したものです。

\次のページで「レンツの規則」を解説!/

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