【基礎から学ぶ磁力】 電磁力 ~磁界中の導体に働く力

電気電子
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基本的に”イメージ”を意識した内容となっておりますので、基礎知識の無い方への入門向きです。
じっくり学んでいきましょう!

今回は、「電磁力」についての説明です。

電磁力

磁界中に存在する導体に電流を流した時、磁束(磁界)の方向と電流の流れる方向に対応した向きへ働く力のこと。

電磁力

「磁界と電流の関係」で、導線に電流が流れると磁気作用により導線の周りに円形状の磁界が発生するという話をしました。

図1

では、磁界中に存在する導体に電流を流したらどうなるでしょうか?
答えは、ある点では元からある磁束と磁気作用により発生した磁束が打ち消し合うことで磁束が減少し、またある点では元からある磁束と磁気作用により発生した磁束が強め合って磁束が増加します

図2

磁束の増減は磁力の強さに直結する為、磁束が増加している方向から磁束が減少している方向に向けて導体に力が発生します
この力のことを電磁力と呼びます。
電磁力を文章で表すと、「磁界中に存在する導体に電流を流した時、磁束(磁界)の方向と電流の流れる方向に対応した向きへ働く力」となります
イメージは、磁束が増加したところは強く張ったゴム、磁束が減少したところは緩んだゴムと捉え、不純物(導線)を力の弱い方へ追いやっている感じです。

電磁力の大きさ

磁束密度B[T]の平等磁界中で有効な長さl[m]の導体に電流I[A]が流れていたとします。
この時、導体に働く電磁力は以下のように表せます。

(電磁力[N]=磁束密度[T]×導体の長さ[m]×電流[A])

図3のように磁束に対して角度θの方向へ導体が傾いている場合について考えます。

図3

条件は先程同様、磁束密度B[T]の平等磁界中で有効な長さl[m]の導体に電流I[A]が流れていたとします。
この時、導体に働く電磁力は磁束と垂直方向に働きます
垂直方向の成分のみ考えるにはsinθを掛ければ良い為、式で表すと以下のようになります。

考え方は電磁誘導により発生する誘導起電力と同じと覚えておくと記憶に残りやすいと思います。

以上、電磁力についての説明でした。


【基礎から学ぶ磁力】

◎磁極
◎磁気に関するクーロンの法則
◎磁界と磁束と磁力線の関係
◎静電気と磁気の公式の関係
◎磁界と電流の関係
◎ソレノイドの内部磁界
◎電磁誘導 ~磁束の変化によりコイルに起きる現象
◎フレミング右手の法則 ~移動させた時の電流・磁束・力の向きの関係
◎電磁力 ~磁界中の導体に働く力
◎フレミング左手の法則 ~電流を流した時の電流・磁束・力の向きの関係
◎磁界中のコイルに働くトルク
◎磁気回路のオームの法則
◎磁気抵抗と電気抵抗の比較
◎自己インダクタンス
◎相互インダクタンス
◎自己インダクタンスと相互インダクタンス
◎コイルの磁気エネルギー
◎ヒステリシス特性

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