理科
中学生
解決済み

電磁誘導の仕組みが分かりません。
教えてください!

回答

✨ ベストアンサー ✨

ては、リールにぐるぐる巻いてある釣り糸とか、棒に巻いてある凧あげに使うたこ糸を想像してください。

次に磁石を思い出してください。
普通の棒とかU字型の磁石です。小学生のお子様がいれば、机の引出しに入っているかもしれません。

このコイルと磁石には不思議な性質があります。

コイルのそばで磁石を動かすと、コイルの両端には電気が発生するんです。

もう少し難しくいいましょうか?

コイルのそばで磁力の変化があると、コイルの両端には電気が発生します。

これが電磁誘導です。

発生する電気の大きさ(電圧)は、磁力の大きさやコイルの巻き数に関係してきます。

磁力の変化とは、すなわち磁石か、コイルを動かすことで変化します。
動く、動かないは相対的なものですから、磁石でなくても、コイルを動かしてもかまいません。ただコイルと磁石を同時に同じ方向に動かしてはだめなのです。
■フレミング左手の法則

コイルと磁石の関係がおわかりでしょうか?
この二つは密接な関係があるんです。

復習しましょう。
コイルと磁石がごく近くにあるとき、どちらかを動かせばコイルに電気が発生します。
そして磁界の中にあるコイルに電流を流すと、コイルが固定されているなら磁石に、磁石が固定されているならコイルに「ある力」が加わりわるのです。

ではどのように力がくわわるかといいますと、左の図のようになります。 わかりにくいですね。
左手を使ってこのように表すことができます。ちょっとあなたの左手でこのようにやってみてください。

人差し指の方向に磁力線が走っているとき、中指の方向に電流を流すと親指の方向に力が働くんです。
これはこの現象を発見したフレミングにちなんで『フレミング左手の法則』と呼ばれます。

では少し具体的に書きましょう。
2個の磁石の間に電線があって、電流が流れているとします。

磁力の向きはN→Sです(青い矢印)
電流の向きは赤い矢印です。

この場合、磁石が固定されているとすると、電線は上の方に動くように力がかかるのです(緑の矢印)

これ(力がかかるということ)はモーターが回転する原理でもあります。

●モーターはなぜ回る

小学校の理科の時間におもちゃのモーターを作ったことがありませんか?

ヘタな絵で申しわけありません(汗)
下の図は模型などで使う直流モーターだと思ってください。

二つに磁石の中間にコイルがありまして、その線はブラシに挟まれた電極(黄色)につながっています。
電極をよく見ると竹を立てに割ったように切れこみが入っていまして、お互い接触しないようになっています。
《注意》
この図は簡単に書いています。実際のモーターのコイルは何百回も巻かれています。

この二つのブラシに直流電気(例えば乾電池)つなぎましょう。
コイルを流れる電流の向きは図のとおりです。

またコイルの両側には磁石がありますから、N極からS極に向かって右向きに磁力が通っています(青い矢印)。
するとモーターの回転子は・・・この場合ですと右向きに回転するんです。
回転子がブラシと接触するところに注意してください。
接触面は当然ながらショートしないように、切れ込みがあって、電流が流れる状態と流れない状態が交互におこります。
左の図はモーターを正面から見たところですが、この図ではコイルに電流が流れます。

ちょっとくどい説明ですが、コイルに電流が流れるとフレミング左手の法則にしたがって、磁力中にある電流には一定の力が生じます。この場合、コイルの右側には下向きに、コイルの左側には上向きに力が働きます。

すると回転子はぐるりと右向きに回転します。
途中で電極が分かれているため電流は流れず力は働きませんが、回転の勢いで半回転し、再び電流が流れる位置になります。これを繰り返すのです。
これがモーターです。

《発電》
では、逆に指先でモーターの軸を回転させればどうなるか。

おわかりでしょうか?

モーターの電気端子には電気が発生するんです。
軸を回転させるということはコイルを回転させることです。軸でなくとも、磁石を動かしても同様に電気が発生します。

これが発電機の原理です。その設備を持つ所が発電所です。
コイル、あるいは磁石を動かす動力に 水や火や原子力が使われているだけなんです。

これも引用ですが参考になれば・・。

You

とっても細かくありがとうございます。
( ॑꒳ ॑ )

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回答

おまけです
・電磁誘導と誘導電流の意味の違い。

電磁誘導:コイルの中の磁界が変化したときに、コイルに電流を流そうとする電圧が生じる現象。

誘導電流:電磁誘導で生じる電流。

・電磁誘導と誘導電流の意味の違いのポイント。

電磁誘導と誘導電流の意味の違いの大切なポイントは、

「電磁誘導は現象。誘導電流は電流。」

ということです。

インターネットの私がよく愛用しているサイトから引用してきました

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電磁誘導は、発電機、誘導電動機、変圧器など多くの電気機器の動作原理となっています。
コイルに磁石を出し入れするとコイルに電流が流れ(発電機の原理)、逆にコイルに電流を流すと磁石に力が生じる(モーターの原理)ことです。
電流の流れる方向や磁石の運動する方向は、フレミングの右手/左手の法則で覚えて見てください

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