12/41電磁誘導とファラデーの法則
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高校発展Chapter 129

電磁誘導とファラデーの法則

磁束が変化すると電圧が生まれる。発電機はこの原理だけで動いている。

#電磁誘導#ファラデー#レンツ#誘導起電力#磁束

つまり「磁束が変化すると電圧が生まれる」

磁石をコイルに近づける → 磁束が変化する → 電圧(起電力)が生まれる

これが発電機の原理。 難しくない。磁束を変化させれば電気ができる。


ファラデーの法則

V=NΔΦΔtV = -N\frac{\Delta\Phi}{\Delta t}

  • N = コイルの巻き数
  • ΔΦ/Δt = 磁束の変化速度

変化が速いほど、巻き数が多いほど大きい電圧。


レンツの法則

誘導電流の向きを決める:

磁束の変化を打ち消す方向に電流が流れる

磁石をコイルに近づける → 磁束が増える → 増えるのを妨げる向きに電流 → 反発力が生まれる

これはエネルギー保存の結果。 逆方向なら永久機関ができてしまう。


自己誘導と変圧器

自己誘導:コイル自身の電流変化が起電力を生む

V=LΔIΔtV = -L\frac{\Delta I}{\Delta t}

変圧器(相互誘導の応用):

V2V1=N2N1\frac{V_2}{V_1} = \frac{N_2}{N_1}


💡豆知識

電磁調理器(IH)の原理は電磁誘導だ。コイルに流れる交流電流が磁束を変化させ、それが鍋底に渦電流を誘起する。渦電流が鍋の抵抗で熱に変わる。炎ではなく電磁波で直接鍋を加熱するため、熱効率が高く(約90%)、表面が熱くなりにくいので安全だ。

よく間違えるところ

レンツの法則の「磁束の変化を妨げる」という表現が誤解されやすい。「磁石を近づけると磁石を引き寄せる電流が流れる」ではなく、「磁石を近づけたことで磁束が増えるのを妨げる方向(= 磁石を遠ざけようとする向き)に電流が流れる」。常にエネルギーが必要な向きだ(でなければ永久機関になる)。

重要ポイント

まとめ

  • V = -N×ΔΦ/Δt(ファラデーの法則)
  • レンツ:磁束変化を打ち消す向きに電流
  • 自己誘導:V = -L×ΔI/Δt
  • 発電機・変圧器・IHはすべて電磁誘導

まとめ

  • V = -N×ΔΦ/Δt(ファラデーの法則)
  • レンツ:磁束変化を打ち消す向きに電流
  • 自己誘導:V = -L×ΔI/Δt
  • 発電機・変圧器・IHはすべて電磁誘導

// quiz

確認問題

Q1.誘導起電力の大きさは何に比例するか?

Q2.レンツの法則の内容はどれか?

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