| English | 意味 |
|---|---|
| electromagnetic induction/ɪˌlektrəʊməɡˈnetɪk ɪnˈdʌkʃn/ | 電磁誘導 |
| magnetic flux/mæɡˈnetɪk flʌks/ | 磁束 |
コイル付近で磁石を揺らして、電気を作る
- 磁石をコイルの中に入れたり外したりすると、電池なしで電流が流れる。
- 磁石を動かすことで起電力が生じる——これはモーター効果の逆である。
- これは電磁誘導であり、地球上のあらゆる発電機の動力源である。
- 石炭から風力まで、あらゆる発電所は実際にはコイル付近で磁石を回しているだけである。
変化する磁束が起電力を誘起する
- 重要なのはコイルを通る磁場の変化——その磁束である。
- 変化する磁束はコイル内に起電力（EMF）を誘起する。
- 磁石を動かしたり、コイルを回したり、電流をON/OFFにしたり——どのような変化でも有効である。
- 全てを固定しておくと誘起された起電力は消滅する——変化こそが鍵である。
誘導電流を生じる
磁石をコイルの中を異なる速度で動かし、誘導電流の変化を観察する。
コイルに電圧を誘起するために必要なものは何か？
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誘起起電力を生ずるのは変化する磁束のみであり、一定の磁場では何も生じない。
ファラデーの法則
- ファラデーの法則：誘起された起電力は磁束の変化率に等しい $\varepsilon = -N\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t}$ 。
- $N$ は巻き数であり、$\Phi$ は各コイルを通る磁束である。
- 速い変化や多い巻き数が、より大きい誘起電圧を生む。
- マイナス記号はレンツの法則——誘起電流はそれを生み出した変化に反対する。
コイルに$100$回の巻数があり、磁束が$0.02\ \text{Wb}$だけ変化するために$0.5\ \text{s}$かかります。誘導起電力の大きさは$\text{V}$で幾つですか？
難易度 2/5 · 140 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
$|\varepsilon| = N\Delta\Phi/\Delta t = 100 \times 0.02/0.5 = 4\ \text{V}$.
コイルの巻き数を増やすと、誘起起電力はどのようになるか？
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$\varepsilon = -N\Delta\Phi/\Delta t$：巻数を増やすと$N$はより大きな起電力になります。
ファラデーの法則のマイナス記号は ____ の法則である：誘導電流は変化に反対する方向に流れる。
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レンツの法則：誘導電流は、それ自身を生み出した磁束の変化に反対する。
発電機とトランスフォーマー
- 発電機は磁場内でコイルを回転させ、常に磁束を変化させて交流電力を生む。
- トランスフォーマーは、あるコイルに流れる変化する電流を用いて、別のコイルに起電力を誘導します。
- どちらもファラデーの法則が働いているだけで、運動（または変化する電流）を電圧に変換しています。
- 誘導は、電気と磁気の間にある双方向の橋渡しの役割を果たします。
コイルの中で静止させた磁石は、一定の電流を誘起する。
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磁束に変化がない場合、誘導電流は生じない——磁石は動く必要がある。
コイル内の誘起起電力を増加させる すべての方法をSelectしてください。
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変化を速くする、巻き数を増やす、または強力な磁石を使用すれば起電力は上昇する。静止させているだけでは何も誘起されない。
誘起には、単なる磁界だけでなく変化している磁束が必要です。コイルの中で静止している磁石は電流を誘起しません— 動かすこと（磁束を変化させること）のみがそれを行います。また、レンツの法則（マイナス記号）は、誘起された電流がそれを引き起こす変化に対して常に反対方向に働くことを意味します。
$N = 100$個のコイルに、磁束が$\Delta\Phi = 0.02\ \text{Wb}$だけ$\Delta t = 0.5\ \text{s}$で変化しました。誘起された起電力の大きさを求めよ。
- $|\varepsilon| = N\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t} = 100 \times \dfrac{0.02}{0.5} = 4\ \text{V}$.
磁束をより速く変化させ（$\Delta t$を小さく）、誘導される電圧を増大させます。
電磁気的誘導: 変化している磁束が起電力を誘起する。ファラデーの法則: $\varepsilon = -N\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t}$ — 変化が速いほど、あるいはコイルの巻き数が多いほど、高い電圧が得られる。マイナス記号はレンツの法則を示し（誘導電流は変化に逆らう）、発電機やトランスフォーマーはこの原理で動作します。