コイルに電流を流し、針金を動かした時の針金の動く力

このQ&Aのポイント
  • 大学生の者がコイルに電流を流し、針金を動かした時の針金の動く力について求める方法を知りたい。
  • 実験で作成した装置で、コイルに交流電流を流し、針金を上下に動かすことができる。しかし、針金の動く力を求めることができず困っている。
  • ビデオ撮影した実験映像を元に、1/60秒ごとの針金の変位を求める方法やアドバイスを教えてほしい。
回答を見る
  • ベストアンサー

コイルに電流を流し、針金を動かした時の針金の動く力

大学生の者です。 実験で 下の図:筒(ボールペンの芯)にコイル(磁力勾配を発生させるために巻き数を勾配にしています)を巻き、それに交流電流を流し、筒の中にある針金を上下に動かす。 のような装置を作り、実験をしました。 そして、その実験をビデオで撮影しました。 ビデオは1秒に60コマの動画です。 ここから本題です。 その「原理」と、その「針金の動く力」を求めるとの課題が出ました。 原理は分かったのですが、針金の動く力を求められません! 針金の重さ、コイルの巻き数、電流、電圧、抵抗、それぞれの値は分かっております。 多分、1秒に60コマで撮影したビデオから1/60秒で動く変異を求めてそれをどうにかするのだと思いますが・・・ 全く見当がつきません! どうやって求めていけばいいのでしょうか? もしくはアドバイスなど、何でも良いので力を貸して下さい。 よろしくお願いします。

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • foobar
  • ベストアンサー率44% (1423/3185)
回答No.1

変位の時間変化から加速度を計算して、針金にかかっている力(重力も含んでいるので、それを後で補正する)を計算することになるかと思います。

関連するQ&A

  • ソレノイドのコイルが作る力の大きさの求め方

    図のようにソレノイドの筒(巻き方を円錐の形にして磁場勾配になるようにコイルを巻いています)があります。 この内部にソレノイドのコイルより長い針金を入れ、ソレノイドに交流電流を流します。 すると針金が上下に動きます。 これを60[コマ/s]の動画で撮影しました。 その時の針金にかかる力を求めたいのですが求め方が分かりません。 どのように求めればいいのでしょうか? コイルの巻き数、電圧、抵抗、針金の質量、針金の動いた変位などは測っています。 ちなみに実験した場所は東日本です。 あと、F=-B{dB/dx}という式はなんでしょうか?

  • 勾配に巻いたコイルの磁力について

    ・円筒のもの(ボールペンの芯)に勾配を付けてコイルを巻いたもの(図左)と ・一定で巻いたもの(図右) があります。 この円筒の中に針金(Fe)を入れてコイルに電流を流したところ、 コイルを勾配を付けて巻いた方の針金は動き、 一定に巻いた方の針金は動きませんでした。 しかしこのコイルに永久磁石を取り付けコイルに電流を流すと、どちらの針金も動きました。 なぜ勾配の方は永久磁石の使用に関わらず力が発生して、 一定に巻いたコイルの方は永久磁石を使用しないと力が発生しないのでしょうか? また一定に巻いたコイル(右図)に電流を流している状態で方位磁石を近づけたら針が振れました。振れたのに力は発生しないものなのですか? それかものすごく微小な力が発生しているのでしょうか? 磁場勾配というF=-B(dB/dz)ものがあるということは分かりました。 よろししくお願いします。 コイルの巻き数、コイルの大きさ、導線の太さはどちらも同じです。

  • 電流+磁界+力 コイルの問題です

    同じような質問をされている方がいて、読んでみたのですが、いまいち理解できないので教えてください。 中学校の理科で、磁界の中においたコイルに電流を流すと、コイルが動くというのを習いました。 有名なフレミングの左手の法則というやつです。 ここで二つ疑問があるのですが、まずこの力というのはなんという力なのでしょうか?磁力でもないし、電力でもないし、何力なのでしょうか? 二つ目は、この力が働く原理です。 磁界の中でコイルに電流を流すと、コイルの周辺に磁界が出来、磁石の磁界の向きと同じ方は強めあい、反対向きのほうは弱めあう。 そして強めあった方から弱めあった方という方向に力が働き、コイルが動くという説明でした。 強めあったり弱めあったりということはわかるのですが、なぜ磁力が強い方から弱い方へと力が働くのかわかりません。 磁力の密度が濃い方から薄いほうへと動く? よくわからないんです。 例えば、空気などで考えると、早く風が吹くと、そちらの密度が下がり、気圧が低くなるので引き寄せられるなんてことを聞いたことがあります。カマイタチの話の中だったような気もするのですが・・・ 磁力にもこんなことがあるのでしょうか? どなたか分かるかたがいらっしゃいましたら教えてください。 よろしくおねがいします。

  • コイル内で働く力の向きについて

    トイレットペーパーの筒のようなものに、電流が流れる線を巻きつけてコイルを作った時に、コイルの内側(筒の内側)で力が生まれて、どちらかの穴の方向へ力がかかったと思うのですが、どのような場合にどちらに力がはたらくのですか???たしかコイルに磁石か金属かなにかを入れたら、弾かれたことを覚えています。 教えてください。

  • 磁場勾配コイルの磁気力を求めたい

    下の図の磁場勾配のコイルに交流を流した際に発生する磁気力を求めたいです。 巻き数や大きさ、電圧電流などは分かります。 どうすればいいでしょうか? 参考URLや式や原理を教えて下さるとありがたいです。 よろしくお願いします。

  • なぜ磁気勾配があると力は強くなるのか?

    コイルに電流を流し、それで発生する磁力の測定をしています。 そのコイルを円錐の形巻くと磁気勾配ができて力は強くなるということを知りました。 それはなぜですか? 詳しく教えて下さい。 よろしくお願いします。

  • 変圧で巻く直径が違うと流れる電流は?

    1次コイルと2次コイルの巻き数を同じにして2次コイルの巻く直径を1次コイルの直径の半分にして鉄心でつないだ場合、2次コイルにはどれくらいの電流が流れるんでしょうか? 同じ電力が流れることになるから、電流も一緒と考えることも出来ますし、2次コイルには1次コイルで発生した同じ磁力の強さで逆向きの磁界が発生するから、長さの短い2次コイルには2倍の電流が流れると考えることも出来ます。どっちなんでしょうか?

  • 磁界が大きくなるコイル形状

    内径2mm、外径が5mm、長さ10mmのコイルによって発生する磁界を最も大きくするにはどうすればいよいでしょか?電流は交流です。 磁界を大きくする方法として ・コイルに流れる電流を大きくする ・コイルの巻き数を増やす ・コイルのコアに鉄心を使う などがあげられると思います。 ここで、巻き数を増やすとインダクタンスが大きくなり、流れる電流が少なくなってしまうのではないか?と考えています。 また、インダクタンスを少なくするために太い導線を使用すると巻き数が減ってしまいます。細い導線を使用すると流せる電流は小さくなると思います。 大きすぎる電流を流し過ぎると、導線の被膜が溶けたりする問題もあるかと思います。磁界を発生させる時間は3分ほどです。 いろいろ考え出すとわけがわからなくなりました(*_*) 導線の直径、巻き数をどのようにすればよいでしょうか? なにか理論的な計算式のようなものはありますか?あれば教えていただけるとうれしいです。実験を繰り返して調べていくしかないのでしょうか? よろしくお願いします!!

  • コイルに流れる電流について

    磁束密度B【T】の均等磁場間に巻き数300回のコイルが置かれています。このコイルの巻線抵抗は6.7【Ω】で、コイルには電圧1.5【V】が加えられています。 この時にコイルに流れる電流の大きさを求めよという問題なのですが、オームの法則で求めればいいのでしょうか? 巻線抵抗というものが分からないため、抵抗Rの値をいくらにすればいいのかわかりません。 どなたか教えてください。宜しくお願いします。

  • コイルの磁場

    教科書を読んでいて質問です。 コイルに電流を流すと磁場が発生しますよね? 中に鉄芯を入れると磁力が増して磁場がふえますよね? 中に紙とか電気を通さないものを詰め込んでも中が空洞の場合と磁場は変わらないのですか?? 前にテレビで磁石にガラスを近づけてその状態で鉄を近づけるとどうなるかってやってたとき磁力線をガラスは妨害しないから鉄はガラスをはさんでもくっつくってやってた気がしたので・・・・ コイルの巻き数が多ければおおいほど、コイルの直径が大きければ大きいほど磁場が強くなるという考えで大丈夫ですか?? 電流を流しても磁場が変わらない時、どんな原因が考えられますか? 質問がいっぱいでごめんなさい