よくツンデレと言われる磁束

みなさん、こんにちは。

第九回は電磁気学の後半について説明と解説を行ってきたいと思います。

一つ目はファラデーの電磁誘導の法則についてです。ファラデーの電磁誘導の法則はレンツの法則を発展させたもので、「誘導起電力は、それによって流れる誘導電流の作る磁束が、外から加えられた磁束の変化を打ち消すような向きに生じる」というレンツの法則を磁束変化量と単位時間で定式化したものになります。ここでよくあるのが、マイナスの符号をどう処理すべきなのかわからないという生徒が多くいます。このような生徒はたいていレンツの法則もしくはファラデーの法則を理解しないまま式だけ見ているというパターンが多いです。改めてレンツの法則を読むと、誘導起電力は外から与えられた磁束変化を妨げる向きに対して生じると言っています。ということはつまり、与えられた磁束の向きを逆向きにしないと誘導起電力の正しい向きが求められないという事なのです。だから、ここでマイナスの符号をつける処理が必要なのです。ファラデーの法則は非常に大切ですが、式だけを先走って理解しようとするのはやめましょう。

二つ目は磁場を横切る導線に生じる起電力についてです。この問題については2つパターンがあります。一つは正方形回路が磁場内を通過する場合です。この問題のポイントは、電場への進入中、通過中、退出中で振る舞いが変わるところです。ファラデーの電磁誘導は磁場変化が起きないと起電力が生じません。という事は通過中に関しては全く起電力が生じません。なので考えるべきは進入中と退出中という事になります。そして、進入中と退出中でも起電力の発生する向きに気を付けてください。進入中は磁場が増加し、退出中は磁場が減少します。これから言えることは進入と退出で起電力の向きが変わることです。もう一つは、レール上を導線が走って磁場を通過する場合です。この場合は一方的に磁場の量が増え続けるだけなので導出は簡単ですが、図を描いていると電流の向きがわからなくなる場合があります。このとき、注意してほしいのは電源がレール上を走っている導線だという事です。ファラデーの法則で右ねじを適用した場合、磁場を増やしている原因は導線にあるので、適用先は導線になります。注意しましょう。

三つめは交流電源についてです。交流電源はもはや波動の復習ポイントです。波動がわかってないと、本当にわかりません。周期のずれや初期位相など、色々と混み入ってるので、意味がさっぱりだという人は、波動を復習しましょう。

最終回の次回は原子についてまとめていきたいと思います。

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