交流の発生

質問

磁場の中で、コイルを回転させると、コイル面を貫く磁力線の数が、常に変化して、
コイルの両端に誘導起電力が生じる。

コイル面が磁場と垂直になると
コイル面を貫く磁力線の数の変化は０になり、
この瞬間誘電起電力は０Ｖになる。
この部分が分からないのですが、
どなたか、説明お願いしますｍ（－－）ｍ

回答No.3

atom1 · ベストアンサー

立体感覚の問題です。
次はコイルが刻々休まず回転して　★動いている　ことをイメ－ジしましょう。
　　　　　　　Ａ
ーーーーーーーーーーーーー→磁力線
ーーーーーーーーーーーーー→
ーーーーーーＰ・ーーーーーー→磁力線
ーーーーーーーーーーーーー→
ーーーーーーーーーーーーー→磁力線
　　　　　　　Ｂ

ＡＰＢを矩形状コイルの面が磁力線に垂直になったときの手前の１側面と思ってください。
Ｐはコイルの回転軸

この図ＡＰＢをＰを中心にして左回転（右に回転でもよい）してみましょう。

すると
１瞬ですが四角コイルのＡ辺は左にＢ辺は右に、磁力線に平行に動くでしょう（回転円の接線方向に動く瞬間があるでしょう、コイルの面識が狭まらない瞬間があるでしょう）。
そして徐々にコイル辺ＡとＢは、磁力線を切っていって、磁力線が突き抜けるコイルの面積が急速に狭くなりＡ辺Ｂ辺が磁力線を垂直に切る瞬間（コイル面が磁力線に平衡になった瞬間）の磁力線を切るスピードが一番早いでしょう（コイルを突き抜ける面積の狭まる速度が１番速いでしょう）。
コイルの中を突き抜ける磁力線の本数の変化が早いほどコイルに発生する電圧が大きくなると、暗記しなさい。というのがファラデーとレンツ氏の法則です。博士たちもこれと全く同じ覚え方をして発電機を製造しているのです。

コイルを突き抜けて知恵の輪状に交差している状態を、専門の方では★磁束差交数（交差数のこと）と用語を作って　コミニュケーション　に使います。

発電の覚え方に、★磁力線を切るスピードで覚える別法もあります。同じ事を別の観点から見た応用編といえます。

参考１）　●ＡＰＢを等速で円回転すると、切った本数だけコイルを突き抜ける本数が少なくなるでしょう。
同じ理屈になるので、コイルを回転する発電では、切った本数のスピードで発電電圧の大小を設計しても、よいのです。

参考２）　●トランスのように、コイルを動かさないで、突き抜ける磁力線の本数を変化させる場合は、磁束差交数（コイルの巻き数ｘ磁束数）の変化で誘導電圧電流を計算します。ＩＨ炊飯器はトランス型ですね。

回答No.7

foobar

ちょっと見方を変えて、
磁束の側から見てやると、、
簡単のために、四角の一ターンコイルを考えます。
(で、磁束は上から下に、コイルの回転軸は水平面にあるとします。)
このコイルを磁束の視点で(上から)眺めて様子を見ると、

1. 磁束とコイル面が垂直(コイル面が水平)のときには、わずかにコイルの角度が変わっても上から見たときの見かけの面積はかわりません。(コイルの面にあたる磁束の総量(鎖交磁束)は変わらない)

2. 磁束とコイル面が並行(コイル面が垂直)のときには、わずかにコイルの角度が変わると上から見た見かけの面積は大きくかわります。(完全にコイル面ガス猪口になっていると、見かけの面積は０、どちらかに少し傾くと見かけの面積が０でなくなる)
このため、コイル面にあたる磁束の総量(鎖交磁束)は回転角度によって大きく変わることになります。(しかも、面にあたる向きもコイル面が垂直になったときを境に反転する)

で、誘導電圧は鎖交磁束の時間変化ですので、1の場合には鎖交磁束が変化しないので誘導電圧は０になると。

回答No.6

atom1

訂正と追加

Ｎｏ３atom1です。回答者の回答に対する自信。ありで
す。とんでもない操作ミスです。訂正します。
なお、図をうまく書けませんが無理して書きました。
ＡＰＢがずれていますのでまっすぐに揃えてください。ＡＡ’とＢＢ’をＰ軸中心に左回転してみましょう。

　　　　　 Ａ　　　　　ＡＡ’画面に垂直のコイル辺
ーーーーーーーーーー　　　　　　
ーーーーＰーーーー　ＰＰ’回転軸
ーーーーーーーーーー
　　　　　 Ｂ→ＢＢ’画面に垂直のコイル辺を現し、
　　　　　　これを左回転してやります。　　　　

ＡＢＢ’Ａ’Ａは磁場に直角な、磁力線がいちばん多く交差（インターリンクする）する状態の、四角い銅線コイルを表します。
どなたがやっても、これ以上具体的な説明はありませんのでよろしく。数式計算はその後になります。
後は、あなたの立体感覚です。

回答No.5

a-saitoh

磁力線の方向とコイルの方向の角度をθとします。
θ=0°の時にはコイルと磁力線が平行なので、コイルを貫く磁力線は0本です。
θ=90°のときには、最大本数となります。
θ=90°の前後では緩やかに増えて最大値に達して今度は減り始めます。つまり、最大値の前後では増えも減りもしない瞬間が有ると言うことです。

数式で説明すると・・
コイルを貫く磁力線の本数は　sinθに比例します(コイルの裏から入って表に抜ける場合は　マイナスの本数という扱いにする)。
コイルが一定速度で回転しているときのコイルを貫く磁力線の数の変化は、sinθを微分すればいいのでcosθに比例します。
つまり、θ=0で最大(1)となり、θ=90°と270°で０になります。

回答No.4

ymmasayan

No.1です。

>　なぜ、垂直だと、磁力線数の変化が０になるのでしょうか？

コイルの中を通る磁力線数のことです。

コイルの端に、コイル面と直角にミニカーを取り付けたと考えます。
ヘッドライトの光の方向がその瞬間のコイルの回転方向(進行方向)です。

磁力線とコイルが垂直の時は光が磁力線と平行になります。
つまり横方向の速度はゼロと言うことです。
この瞬間(一瞬)には貫く磁力線数の変化がゼロになります。

回答No.2

BLUEPIXY

導体が磁界の中を移動すると起電力が生じるということなのですが、
この時の起電力は、通り過ぎた磁束の数に比例します。（おおざっぱに言えば）
平行な磁界の中を円運動する導体ということで、
たくさん描いた平行線の中に円を描いてみて
いわゆる水平位置での導線の移動方向を円の接線で描いてみると磁束の方向に対して垂直になりちょうど磁束を横切る形になります。
逆に、垂直位置での導線の移動方向を円の接線で描いてみると、導線の移動方向は、磁束の方向と一致し、磁束を横切らないということがわかると思います。
上記の説明で良くわからないのであれば、
導線が水平位置と垂直位置で同じ回転角だけ移動した（±Δθ）時に、
どちらがまたがる磁束が多いのかを調べるとわかりやすいと思います。

回答No.1

ymmasayan

磁力線の数の変化に比例した誘導起電力が発生するのです。

垂直・・磁力線数の変化＝０
水平・・磁力線数の変化＝最大

コイルが１回転する間に０→最大(＋)→０→最大(－)→０
となります。

お礼

ありがとうございました。
なぜ、垂直だと、磁力線数の変化が０になるのでしょうか？