【基礎から学ぶ磁力】 電磁誘導 ~磁束の変化によりコイルに起きる現象

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、「電磁誘導」についての説明です。

電磁誘導

コイルと鎖交する磁束が変化するとコイルに起電力が発生し、電流が流れる現象。
電磁誘導により発生する起電力の大きさは、コイルと鎖交する磁束の変化量に比例する。

電磁誘導

コイルに電流が流れると磁気作用により磁界が発生します。
逆に、コイルと鎖交する(交わっている)磁束(磁界)を変化させるとコイルに起電力が発生し、電流が流れます
この現象を電磁誘導と呼びます。
ちなみに、この時発生する起電力のことを誘導起電力、電流を誘導電流と呼びます。

レンツの法則

図1のように、コイルのそばに磁石があるとします。

図1

磁石からは矢印のように磁束が出ているとイメージして下さい。
この状態ではコイルと磁束が鎖交していますが、コイルに電流は流れていません。
ここで、コイルに棒磁石を近づけていきます。
※ 近づきさえすれば良いので、コイル側を動かしてもOKです。

図2

すると、磁石が近づくに連れてコイルとの鎖交磁束が変化します。
鎖交磁束が変化すると、電磁誘導によりコイルに誘導起電力が発生し、誘導電流が流れます。
図2の場合、矢印の方向に電流が流れます。
コイルに誘導電流が流れる方向は、磁束の変化を妨げる向きとなります
これを、レンツの法則と言います。

図2のようにN極の磁石を近づけてきた場合、コイルとの鎖交磁束は左向きに増加します。
その為、コイルには右向き(磁束の変化を妨げる向き)の磁束が発生します。
その結果、右ねじの法則に従って誘導電流が流れるという仕組みです。

電磁誘導に関するファラデーの法則

電磁誘導により発生する起電力の大きさe[V]は、コイルと鎖交する磁束の変化量に比例します
これを、電磁誘導に関するファラデーの法則と言います。

巻数N[回]のコイルに鎖交する磁束がΔt[s]の間にΔΦ[Wb]だけ変化したとします。
Δtは磁束変化時の経過時間、ΔΦは磁束の変化量を表しています。
この時、コイルに発生する誘導起電力e[V]は以下のようになります。

レンツの法則でも述べていますが、コイルに誘導電流が流れる方向は、磁束の変化を妨げる向きに発生します
誘導起電力にも同様のことが言える為、誘導起電力e[V]の符号は-(マイナス)になります

以上、電磁誘導についての説明でした。


【基礎から学ぶ磁力】

◎磁極 ~N極とS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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