Question

風来坊

交流の発生器具に関する質問です。

［出展］
画像１枚目、２枚目「学研プライムゼミ スタンダード物理p,46-47」
画像３枚目「数研出版 物理（教科書）p,296」

いずれも交流の発生について書かれていますが、
画像１枚目、２枚目ではファラデーの電磁誘導の法則（つまり、コイルを貫く磁束変化）から、３枚目では、磁場中を動く金属棒とローレンツ力（つまり、金属棒内の電子の動きによる電場発生）から誘導起電力が生じるとあります。

この二者は同一のものと考えていいですか？
（誘導起電力の起こる視点が違うだけで、同じ起電力？）

ぐべ交流の発生
交流電圧を生むには, 電科誘導を利用した交流発電機を用いろ。

 

 

 

磁場の中で図のようにコイルを回転させる と, 誘導起電力が向き
を入れ苦えながら発生するので, 鬼抗を接続すると電流も大きさと

向きを周期的に変化させて流れる。

図において磁東密度 』〔T〕Jの一様な磁場中で, 面積 SLm]のコイ |
ルを角速度 の[rad/s〕で回転さきせたとする。 コイル面の法線が磁場の
方向となす角を 9 とおき, 時刻Osで9一0 とすると, 時刻([sJで |
は6のだから, コイルを貫く磁束 の[Wb〕はの関数として次式
で表される。

の=pS cos 7

ファラデーの電磁誘導の法則により, コイルに生じる誘導起電力

は, コイルの面の法線に対して右ねじの向きを正として

_ 4の  ,。4(cose)
Et

A(cos@)
A7

ヤーpぐ o sin oo/王 。 sin の7

という交流電圧が得られる。 !? は交流電圧の最大値, の は角周波

届ビ0ひ
数, cw は位相という。 また周期了は7ー生である。 の3

となるが, 【付記】で示したように             ーgsin ef なので

を周波数という。

コイルの回転と交流の発

る。同図のように記較放

り pp/sin の〔VJであるs  た7
アーイーウーっエ の向きを

ファラデーの法則

Answer 1

✨ ベストアンサー ✨

うずら

電磁誘導には一般に次の２つのパターンがあります。

① ローレンツ力の成分により、電子が仕事をされ、起電力が生じる。

②磁場の時間変化の周りに電波が生じることにより、起電力が生じる。

導体棒を動かすことで誘導起電力が生じる場合が①、
磁石を動かしたりして、磁場を変化させることで誘導起電力が生じる場合が②です。

ここでは、

コイル内の電子が速度を持って運動（円運動）をするために、ローレンツ力を受ける。

というのが正確な理解で、ファラデーの法則とは全く関係がないはずなのですが、面白いことに、「なぜかファラデーの法則でも説明がつく」というのが、背景にあります。

なので、二者は同一のものではありませんが、異なる議論でありながら、同じ結果となる、と思っておけば良いです。

なので、両方で議論できるようにするのが理想ですが、本来はローレンツ力の成分による仕事であることを頭の片隅に置いておくべきです。

風来坊

なるほど！
とても分かりやすかったです！

うずら

すみません、②の説明の途中にある「電波」を「電場」に直して考えてください。申し訳ない。、。