中2物理【電磁誘導(カンタン説明ver)】

実はこのページの説明は、わかりやすくするためにちょっとカンタンな説明をしています。
正しい原理は→【電磁誘導きちんと説明Ver】←で。

※発電機のしくみのついては→【発電機のしくみ】←を参考に。
※直流と交流については→【直流と交流】←を参考に。

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1.電磁誘導(カンタン説明バージョン)

■電磁誘導
コイルのそばで磁界を変化させると、コイルに電流が流れる現象。
※電磁誘導に絶対に必要なのはコイルです。
1回巻きのコイルや、極端に言うと指輪でもOK。

■誘導電流
電磁誘導で生じた電流のこと。

■レンツの法則(電磁誘導が起こるときのルール)
コイルは磁界の変化をさまたげようとする。
磁界が変化しなければ電磁誘導は起こらない

コイルにどのように電磁誘導が起こるか見てみましょう。
コイルのそばで磁界を変化させるには、コイルのそばで磁石を動かせばいいんです。

上図のようにコイルの上に棒磁石が近づいてきたとします。
するとコイルはその磁界の変化(=磁石の動き)をさまたげようとします。

つまり棒磁石のN極を追い返そうとします。

このときコイルの上部にN極が発生させることができれば、棒磁石をしりぞける力がはたらき、棒磁石の動きをさまたげることができます。(↓の図)

コイルが上側:N極 下側:S極の電磁石になるのです。

このとき電磁石になるためにコイルは自ら電流を流します。(↓の図)

※このときの電流の向きは「右手の法則」を満たします。


※右手の法則
右手の親指・・・コイルに発生する磁界の向き
右手の4本指・・・コイルに流れる電流の向き

詳しくは→【電流がつくる磁界】←を参照。


このときコイルに流れた電流が誘導電流です。

では次のような回路でコイルの上から棒磁石を遠ざけることを考えます。

コイルは磁界の変化(=磁石の動き)をさまたげようとします。

つまり遠ざかるN極を引き戻そうとします。

このとき、コイルの上部にS極を発生させることができれば、棒磁石を引き付けようとする力がはたらき、棒磁石の動きをさまたげることができます。(↓の図)

↑のように上側:S極 下側:N極の電磁石になろうとします。

この磁界を発生させるため、コイルは自ら赤矢印の向きに誘導電流を発生させて電磁石となるわけです。(↓の図)

実はこの説明は、わかりやすくするためにちょっとカンタンな説明をしています。
正しい原理は→【電磁誘導きちんと説明Ver】←で。

2.検流計

■検流計
非常に小さな電流を測りとることができる電流計。
中学理科では、電流の向きがわかる電流計と考えよう。

検流計は特殊な電流計です。
一般的な電流計とは異なり、-端子が1つしかありません。
(ふつうの電流計は-端子が3つある)

もし+端子に電流が入り込んできた場合、指針は右側にふれます。(↓の図)

もし-端子に電流が入り込んできた場合、指針は左側にふれます。(↓の図)

これだけ覚えておけばOKです。

3.手を使わず誘導電流の向きを考える

右手の法則を毎回使って誘導電流の向きを求めるのは面倒ですよね。
ということで、なるべく手を使わず誘導電流の向きが考えられるようになりましょう。

例えば下の図①のように、コイルの左端にS極を近づけました。

図①

このときレンツの法則よりコイルの右側はS極が発生します。(↓の図)

ここから右手の法則を使うと誘導電流の向きは↓の図のようになります。

検流計の指針は電流がやってきた端子の方を向きますので
検流計の指針は左を指すということがわかります。

では次のようにコイルの左端からN極を遠ざける場合は…

図②


コイルはレンツの法則よりS極が遠ざかっていくのをさまたげたい。
なのでコイルの左側にN極を出します。

図①とは出している極が逆です。
ここで右手の法則を考えると誘導電流は↓の図のようになります。

つまり誘導電流も図①とは逆向きです。
よって検流計の指針も…

検流計の指針は右に振れるのです。

このようにコイルに発生する磁極(N極・S極)の向きについて
「図①と同じか、逆向きか」ということがわかれば、
誘導電流も図①と同じか、逆向きかと判断ができます。

1つの基準(この場合は図①)が与えられていれば、磁極を考えるだけで誘導電流の向きもわかるのです。

図③


こんどはコイルの右側にN極が近づいています。
レンツの法則よりこのN極の動きをさまたげたい。
つまりN極を遠ざけたい。
よってコイルは右側にN極を出します。

図①と出している極が同じです。
ということは誘導電流も同じ、検流計の指針は左に振れます。
(レンツの法則と右手の法則を使うと↓図)

このように1つ基準となるものがあれば
わざわざ右手の法則を使わずとも誘導電流の向きくらいは判断できますね。

4.誘導電流を大きくする方法

磁石をすばやく動かす
コイルの巻き数を増やす
磁力の強い磁石を用いる

②③の方法は実験装置に手を加えていることに注意です。

問題文に
「実験装置は何も変えずに誘導電流を大きくする方法を書け」
と指定がある
場合があるからです。
この場合①しか答えにはなりませんので気を付けましょう。

※発電機のしくみのついては→【発電機のしくみ】←を参考に。

※直流と交流については→【直流と交流】←を参考に。

■このページのポイント

・コイルは磁界の変化をさまたげようとする。
・なるべく右手の法則を使わず考える。
・誘導電流を大きくする方法を覚えておく。

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