物理学Ⅱ›電磁場

電磁誘導

Electromagnetic Induction

磁石を動かすと電流が!
🧲 ファラデーの発見
①コイル近くで磁石を動かすと電流が流れる!
②磁石を止めると電流も消える
③核心:磁束の"変化"が電流を生む
電磁誘導の可視化
5 Wb/s
💡 核心観察
①磁束変化率(dΦ/dt)が大きいほど誘導起電力大
②磁束増加 → 増加を妨げる方向の電流(レンツ)
③磁束変化が0なら誘導起電力も0!
ファラデーの法則
ファラデー電磁誘導の法則
ε = -dΦdt
誘導起電力 = 磁束の時間変化率の負
N回巻きコイル
ε = -NdΦdt
巻数Nが多いほど誘導起電力大
磁束
Φ = BA cosθ
Φ:磁束(Wb)、B:磁場(T)、A:面積(m²)、θ:Bと面法線の角
レンツの法則
🔄 レンツの法則:自然は変化を嫌う
①誘導電流の向きは磁束変化を妨げる方向!
②磁束増加 → 誘導電流が逆向きの磁場を作る
③磁束減少 → 誘導電流が同向きの磁場を作る
④これが式の負号の意味!
総まとめ
ファラデーの法則(核心)
ε = -NdΦdt
誘導起電力 = -巻数 × 磁束変化率
🎯 試験ポイント
①ε = -NdΦ/dt:磁束変化大·巻数多 → EMF↑
②レンツ:誘導電流は磁束変化を妨げる向き
③Φ = BAcosθ:面積·磁場·角度のいずれかが変化すれば誘導
④発電機原理:コイル回転 → θ変化 → Φ変化 → EMF
⑤変圧器:ε₁/ε₂ = N₁/N₂(巻数比で電圧変換)