物理・電気・磁気/原理と探求
磁石とコイルの電磁誘導の解説
コイルの近くに磁石があるという事実だけでは、電流が流れ続けることはありません。磁石の移動方向・速度・極とコイル巻き数を変えて磁束が変化する瞬間を観察します。誘導起電力の大きさは変化速度と、方向はその変化を妨げる作用とつながってみてください。
どのような原理？
動きが速くて巻いた数が多いほど起電力が大きくなります。電流は磁束の変化を妨げます。
重要な関係
ε = −N ΔΦ/Δt · I = ε / 10 Ω
観察してみよう
- 実行すると磁石がコイルを通過します。実行中に磁石または位置スライダーを動かすと、手動移動に変わります。止まった磁石では起電力が0Vになります。 +電流は磁石のある左から見ると反時計方向です。
- 基準条件ボタンを押して実行した後、測定値をそれぞれ記録します。
- 基準条件の記録には自動移動を使用します。手動記録はテーブルに手動で表示されます。極だけひっくり返すと磁束・起電力の符号が変わります。巻いた数万2倍なら最大起電力が2倍になります。
結果を読み解く
磁石がコイルに近づく場合と遠ざかる場合で、誘導電流の向きはどう変わる？
磁束の増加・減少が変わり、レンツ法則による電流方向も変わります。
モデルの仮定と限界
磁束はΦ=−極符号×5×10⁻⁵/[1+(x/0.12)²]^(3/2) Wbの軸上近似です。コイル抵抗は10Ωで自己誘導・摩擦は省略します。手動移動は3 m / sに制限され、4 sの間観察されます。針は±0.2Vで表示が飽和します。