電磁誘導

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電磁誘導

アンペールの法則で、電流が磁場を作ることが明らかになった。
ここでは、逆に磁場から電流を作る法則を説明する。

ファラデーの電磁誘導の法則

電流の周囲に磁場が生成されることが分かると、磁場から電流が作れるのかという疑問が出る。
そこで、コイルの近くに磁石を置いてもコイルには電流は流れない。

ところが、この磁石を動かすと、コイルに電流が流れる。

磁石を使ってコイルに電流を流すには、コイルを磁場中に置くだけではだめで、磁石が動く必要がある。
磁石を動かすと、コイルを横切る磁場が変化する。

「磁場がコイルに電流を流す」のではなく「磁場の変化がコイルに電流を流す」のだ。
この作用を電磁誘導という。
また電磁誘導によってコイルに流れる電流を誘導電流と呼ぶ。

コイルに電流が流れるのは、コイルに起電力が誘導されたからである。
さらに、磁場の変化が大きいほど(磁石がハデに動くほど)より大きな電流が流れる。

このことから「誘導される起電力」は「磁場の変化」に比例することが分かる。
これを「ファラデーの電磁誘導の法則」という。

素直に「ファラデーの法則」と言えばいいのにわざわざ「電磁誘導の」と断っているのは、「ファラデーの電気分解の法則」というのが別にあるからだ。

次に問題になるのは、誘導電流の向きだ。
磁場の変化と誘導電流の向きにはどのような関係にあるのか？
この関係を明らかにしたのがレンツの法則だ。

レンツの法則

導線に電流が流れるとその周囲に磁場が生成される。
電流の流れるところ、どこでもその周囲には磁場が生まれるのだ。

電磁誘導によって生じる誘導電流も電流である。
当然、その周囲には磁場が生成される。

ということは電磁誘導には2種類の磁場が登場することになる。
磁場A：電磁誘導の原因となった磁場(最初に変化した磁場)
磁場B：電磁誘導の結果として生じた磁場(誘導電流が作った磁場)

磁場Bの生じ方にはルールがある。
磁場Bは、磁場Aの変化を妨げる方向に生じるのだ。

磁場Bの方向が分かれば、その原因となる誘導電流の方向も決まる。

つまり、 「最初の磁場の変化を妨げるような磁場が生じるように、誘導起電力が発生する」
のである。

これをレンツの法則という。

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