【STEP4-8】電磁誘導｜磁束が変わると電圧が生まれる

Lesson8　電磁誘導｜磁束が変わると電圧が生まれる

ここからは、
磁界が力を生む話から、
磁束の変化が電圧を生む話へ進みます。

磁気で手が止まりやすいのは、
公式が多いからだけではありません。

磁束が存在するだけで誘導起電力が生じると思うこと。

このLessonでは、
式を選ぶ前に「原因 → 磁界・磁束 → 結果」の順番を図にします。

磁気は、
矢印を描いてから式を選ぶ。

まず、現象を言葉で読む

電磁誘導の原因は磁束そのものではなく、
コイルを貫く磁束の変化です。
磁石とコイルが止まって磁束が一定なら、
磁束が大きくても起電力は生じません。
巻数が多い、
磁束変化が大きい、
変化時間が短いほど誘導起電力は大きくなります。

• 原因は磁束の変化
• 巻数Nが多いほど大きい
• 変化量ΔΦが大きいほど大きい
• 短時間の変化ほど大きい

計算前に、増減と向きを予想する

公式へ数字を入れる前に、
何を大きくすると答えが増えるか、
どの矢印が原因かを確認します。

e=-N\frac{\Delta\Phi}{\Delta t}

負号は大きさが負という意味ではなく、
変化を妨げる向きに起電力が生じることを表します。
向きはLesson9で扱います。

小さな数字で確認する

N=200回、
磁束が0.010 Wbから0.004 Wbへ0.20 sで変化すると、
起電力の大きさは200×0.006/0.20=6.0 Vです。

計算結果だけで終わらず、
最初の予想と一致したかを確かめてください。
予想と逆なら、
計算より先に式の分子・分母、
角度、
単位を見直します。

向きを決める道具を選ぶ

手の形を作る前に、「今回は何を求めるのか」を一行で書きます。

はるの気づき

「強い磁石なら電圧が出る」と思っていました。
けれど磁石を止めると電圧計は0に戻ります。
必要なのは強さだけでなく変化。
この一語が電磁誘導の中心です。

分からない場所へ戻ることは、
後退ではありません。
矢印と原因をつなぎ直す作業です。

電験3種では、ここを確認する

1. 磁束一定なら起電力0
2. ΔΦは後−前だが大きさ問題では絶対値
3. mWbをWbへ直す

数値が出たら単位を先にそろえ、
向きが出たら「・＝手前」「×＝奥」を図へ書き込みます。

まとめ

電磁誘導の原因は磁束そのものではなく、
コイルを貫く磁束の変化です。
磁石とコイルが止まって磁束が一定なら、
磁束が大きくても起電力は生じません。
巻数が多い、
磁束変化が大きい、
変化時間が短いほど誘導起電力は大きくなります。

次はLesson9「レンツの法則と導体の運動」です。