Frank
こんにちは＜Frank＞です。
参考図書には法則がたくさん登場しますが、何故感情移入ができな
いのか考えたところ、参考図書にはその法則を見つけた人の逸話が
まったくないから、ということに気づきました。
物理の法則、計算は確かに大事ですが、もう少し人間的な側面を入
れたら、もっと楽しく読めるという印象を受けました。
では早速、電磁誘導現象の学習です。
１．電磁誘導の法則
１）ファラデーの電磁誘導の法則
ファラデーの電磁誘導の法則は、磁場が変化するとその変化に
応じた電圧（誘導起電力）が導体に生じるという法則です。具
体的には、磁束（磁場の強さとその領域の面積の積）が時間と
ともに変化することで、導体内に電圧が生じ、これが誘導電流
を生み出します。この法則は次の式で表されます。
𝐸 = −(𝑑Φ／𝑑𝑡)
ここで、𝐸 は誘導起電力、Φ は磁束、𝑡 は時間です。マイナス
符号は、誘導起電力の向きが磁束の変化に反対であることを示
しています（レンツの法則に関連）。
【脚注】
マイケル・ファラデー（Michael Faraday）はイギリスの化学者・
物理学者。電磁気学および電気化学の分野での貢献で知られている
（出典：Wikipedia）。
２）レンツの法則
レンツの法則は、誘導電流の方向が、磁束の変化を妨げるよう
な方向であることを示しています。つまり、ファラデーの法則
で生じた誘導起電力が作り出す誘導電流は、元の磁束の変化を
打ち消そうとする方向に流れるということです。これにより、
エネルギー保存の法則が成立します。
２．誘導電流が磁場から受ける力
誘導電流が流れる導体が磁場中にある場合、その導体にはローレン
ツ力が働きます。ローレンツ力の大きさは、次の式で表されます。
𝐹 = 𝑞𝑣 × 𝐵
ここで、𝐹 は力、𝑞 は電荷、𝑣 は電荷の速度、𝐵 は磁場です。
ローレンツ力は電流が磁場の中で受ける力であり、電流の方向と磁場
の方向に依存します。誘導電流が流れると、導体にはこの力が働き、
運動や位置の変化を引き起こすことがあります。
３．磁場の中を横切る導体棒
磁場中を導体棒が横切ると、その導体棒においても電磁誘導が生じま
す。導体棒が磁場を横切る速度で運動すると、棒内に電位差が生じま
す。
これは、磁場中を運動する導体内の自由電子がローレンツ力を受けて
一方向に移動し、電荷の分布が変化するためです。この電位差により、
両端に電圧が生じ、閉回路が存在すれば誘導電流が流れることになり
ます。この現象は、ファラデーの電磁誘導の法則を利用して説明され
ます。
このように、電磁誘導の法則やそれに基づく現象は、高校物理におい
て非常に重要なトピックであり、電気機器の動作原理などにも応用さ
れています。
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