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

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この磁束は磁石の近くでは密に、遠くではまばらになります。

ファラデーの電磁誘導の法則とは
この磁石の周囲で発生している磁束をコイル内で増減するときに、その増減スピードに応じて誘導起電力が発生すると言っているのです。

コイルを磁石の近くにおいてみましょう。
磁石から出ている磁束は近くに置いたコイルの中も通ります。

ここで磁石を動かしてみましょう。
そうするとコイルを通る磁束の数は変化することがわかります。
つまり、磁石を動かすことによりコイルを通る磁束の本数は増加あるいは減少することになりますね(あるいはコイルを動かしても同じことです)。

ファラデーはこの磁束の本数が1秒間にどれだけ変化するかが誘導起電力に関係するということを発見しました。

ここでポイントはどんなに磁石が強くても磁石を動かすなどして磁束を変化させなければ、誘導起電力は生じないことです。

すなわち、磁石を動かすという動作による仕事が電気エネルギーに変換されるということになるのですね。つまり、エネルギー保存則はここでもちゃんと成立していることになります。

また、その時の誘導起電力の生じる向きを規定しているのがレンツの規則と言われるものです。

レンツの規則

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ちょっと砕けた表現ですが、レンツの規則とはだいたい以下のような意味になります。

磁石を動かすことによってコイルに誘導電流が流れる。
そのとき、コイルに磁場(磁界)が生じてコイル自身が磁石となる。
そのときのコイルによる磁石が、動かしていた棒磁石の動きを妨げるように誘導電流が流れる。

この時の誘導電流の向きに誤解が多く、間違いやすいので注意が必要です。

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イメージしづらいですが、とにかく棒磁石の動きを邪魔するように電流が流れると考えていただいて間違いではありません。

このとこは先程述べたように、エネルギー保存則を考えると当然のことです。
磁石の動きを邪魔するから手が仕事をする必要があります。
その仕事が電気エネルギーに変換されるのですね。

もしそうでないなら、無からエネルギーを生じることになり熱力学第1法則に反します。

\次のページで「現在の文明社会に欠かせない法則」を解説!/

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