Lesson6 電流が磁界から受ける力｜フレミング左手を図から使う
電流が磁界をつくるだけでなく、
外から磁界を受けると導体には力が働きます。
これがモーターの出発点です。
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。
左手を先に作り、
磁界・電流・力のどれを求めているかを確認しないこと。
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
磁界中の導体に電流を流すと、
磁界と電流の両方に直角な向きに力が働きます。
最初に磁界Bと電流Iの矢印を図へ描き、
求める力Fを空欄にします。
その後でフレミング左手を確認に使います。
- 人差し指＝磁界B
- 中指＝電流I
- 親指＝力F
- 平行なら0、直角なら最大
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。
θは磁界と電流の角度です。
直角ならsin90°=1、
平行ならsin0°=0です。
小さな数字で確認する
B=0.50 T、I=4.0 A、ℓ=0.20 m、
直角ならF=0.50×4.0×0.20=0.40 N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
| 知りたいもの | 分かっているもの | 使う考え方 |
|---|---|---|
| 電流がつくる磁界 | 電流の向き | 右ねじ |
| 導体が受ける力 | 磁界と電流 | フレミング左手 |
| 運動で生じる起電力 | 磁界と運動 | フレミング右手 |
| 誘導電流 | 磁束の増減 | レンツの法則 |
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
フレミング左手は、
指を器用に曲げる問題ではありませんでした。
図にBとIを書き、
最後の一本を探す問題です。
先に二本描くと、
左手は迷子になりません。
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
- 左手三指の対応
- 有効長さℓをmで使う
- 角度0°と90°の意味
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
磁界中の導体に電流を流すと、
磁界と電流の両方に直角な向きに力が働きます。
最初に磁界Bと電流Iの矢印を図へ描き、
求める力Fを空欄にします。
その後でフレミング左手を確認に使います。
次はLesson7「荷電粒子が磁界から受ける力」です。
本文の「現象 → 矢印 → 予想 → 式」を、
自分で再現できるか6問で確認します。
EXERCISE
読んだ直後に、6問だけ。
問1予想
BとIが直角で、
電流を2倍にすると力は何倍ですか。
答えを見る
2倍
FはIに比例します。
問2予想
BとIが平行になると力はいくつですか。
答えを見る
0
sin0°=0です。
問3法則
磁界と電流から力の向きを求める法則は何ですか。
答えを見る
フレミング左手の法則
左手は電動機側です。
問4まちがい探し
導体長20 cmを20 mとして代入した。
答えを見る
長さの単位換算が誤り
20 cm=0.20 mです。
問5計算
B=0.30 T、I=5.0 A、ℓ=0.40 m、
直角のFを求めてください。
答えを見る
0.60 N
0.30×5.0×0.40です。
問6計算
F=0.80 N、B=0.50 T、ℓ=0.40 m、
直角のIを求めてください。
答えを見る
4.0 A
I=F/(Bℓ)です。
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