磁界の時間的な変化のイメージ
- 磁界の時間的な変化について教えてください
- 磁界の中にコイルを出し入れするときはコイルを貫く面積が増減するため、磁界の時間的な変化があります
- しかし、磁石を出し入れする場合の磁界の時間的な変化についてイメージがわかりません。水の出入りの例えで考えると時間的な変化が同じになってしまうため、整理が難しいです
- ベストアンサー
磁界の時間的な変化のイメージ
電磁誘導の起こる原因、磁界の時間的変化について教えてください。磁界の中にコイルを出し入れするときはコイルを貫く面積が増えたり減ったりするので磁界の時間的な変化（増減）があるなとイメージできます。しかしコイルに磁石を出し入れするとき、例えばＮ極を入れるときの磁界の時間的な変化（増加）のイメージがわかりません。自分なりにイメージしたのですが、Ｎ極から（表面積を1として）水が出ている感じでイメージしました。水は10m/sで出ているとし、Ｎ極を近づけるのを2m/sとします。Ｎ極を近づけていくと、コイルを貫いた量（y）は時間をtとするとy=2tずつ余計に増える。これが時間的な増加、と考えたのですが合ってますでしょうか？でもこの考えだと磁石を強くした場合、水の例えだと12m/sの勢いにしたときと同じになってしまい、これは時間的な変化ありません。 どうイメージするとすっきり整理できるのかわかりません。わかりやすく説明してくだされる方、アドバイスよろしくお願いします。
- merunyan
- お礼率56% (177/315)
- 物理学
- 回答数1
- ありがとう数1
- みんなの回答 （1）
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
Ｎ極から水が出ているイメージで行きますと、ホースから出る水のように棒状になっているのではなく、シャワーの出口から広がっている水流のようなイメージでしょうか。広がり方は、磁石のまわりの磁力線の図をイメージすればいいと思います。 磁石がコイルから遠いときには、出てくる水のうち、コイルを通る分は少なく、コイルの外側に飛び散っている分が多い、近づくと、出てくる水のうち、コイルを通る分が増えてくる、という感じでどうでしょう。
関連するQ&A
- 磁石の磁界と電流のつくる磁界の関係につきまして
お世話になっております。 2008年のセンターの問題で、装置についてのご質問です。 （添付画像あり） 問：スイッチをb側に入れ、次に電磁石に流れる電流の大きさを急激に増加させると、レールの2本の棒からなる回路には、どの向きに電流が流れるか。 答：上から見て時計回り 問題自体がわからないというより、装置についての疑問です。 （レンツの法則などはOKです） 問題文で 「電磁石にはN極が上になるように直流電流が接続され」 とありますが。。 磁石のN極とS極は元々決まっていますよね。 ということは、磁石の磁界の向きに沿う（一致する）ような磁界を電流がつくれるような向きに、電源を接続するということかと思ったのですが、 この認識であっていますでしょうか？ 図をみると導線が磁石の奥側にある気がします。 （明記していないので最初は真下だと認識していました。） 奥側だとすると、上からみて時計回りに電流を流せば、直線電流のつくる磁界と電磁石の磁界が一致します。（鉛直上向き） なのでこの向きに電流が流れていた、という理解でよいでしょうか。 ちなみに、もしN極を上にして置き、 導線を磁石の真下に配置して電流を流したとすると 電流の向きがどちらであっても、手前または奥側半分の領域で 磁石の磁界と電流のつくる磁界が逆向きになってしまいますが、 実際そのような状況をつくってしまうと、どうなるのでしょうか？ どうぞよろしくお願いいたします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 交流発電機の磁束について
高校物理の交流発電機なのですが、まず仕組みを説明すると コイルの左右を磁石が挟んでいて、コイルを等速で回転させることによって 磁石間の一定磁界に対してコイルを貫く磁束が変化して誘導起電力が発生 するものです。┃Ω┃←このようなイメージです。（┃:磁石、Ω:コイル） 所有している幾つかの参考書では、磁束を下記のように表記しています。 磁束Φ = BScosωt（B:磁束密度、S:コイル面積、ω:角速度） この式から考えると、磁束は半回転毎に正負を繰り返します。しかし、 コイル面積Sは、最初、磁界に対して正対（受ける面積Sが最大）のとき、 1/4回転で0になりますので、1/4回転毎に減少・増加・減少・・・と繰り 返し、磁束Φも同様に変化するのではないでしょうか？ cosでは1/4回転毎で減少・減少・増加・増加・減少・減少・・・となり 整合してないと思うのですが、どこが違うのでしょうか？
- ベストアンサー
- 物理学
- 変化する磁界から電子が受ける力
行きがかり上、電磁気の勉強をン十年ぶりに初めた者です。 価電子が磁界から受ける力を求めたいと思っています。 一様磁界中を磁界方向と直角方向に等速運動する価電子 （例えば、銅線内の電子）が受ける力は、ローレンツの式 F＝qE ＋ qv ｘ B の第2項で求まるのかなと思うのですが、 （一例として、0.1Tの磁束密度中を電子が 1m/ms の速度で運動した場合には約 -1.6 x 10＾-17 N でしょうか？） 次に、変化する磁界から静止している価電子が受ける力を求めたいのですが、 手順として まず 変化する磁界が作る起電力を求め、その起電力が 価電子に及ぼす力を求めることで求まるのでしょうか？ 起電力を求めたとして、電場への変換が分かりません。 例えば、 半径 5cmの1ターンの銅線が 磁界を横切って置かれ 磁束密度が 0.1T/μs の割合で変化したとき、銅線中の電子は 銅線中の磁束の変化から、以下の電界を与えられそうですが E ＝ 0.1 x Πr＾2 ／10＾-6 ＝ 785 (V) とかなり大きな値になってしまいます。 さらに、このリング状銅線はその囲む磁束の総変化量が 同じなら、面積に（従ってコイルの周長にも）は関係しないと 思われるので、電界強度（V/m）に直せそうにありません。 物理の公式には単位が明記されていないので、 とんでもない勘違いをしていないか、不安です。 電場が分かれば、上記ローレンツの式の第1項で求められそうなんですが。 どなたか助け舟をよろしくお願いいたします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 磁界と電流
導線は電流の向きが磁界に平行でないときは力を受け、平行なときは力を受けない。と教科書には書かれてあります。平行でないときの磁界の合成は教科書に図で書かれてあるのを見て納得できました。しかし磁界と電流が平行な場合は 「合成磁界が電流のまわりに対称なので、力を受けないこともすぐにわかる」・・・Ａ と書いてあるだけです。この意味が？？？です。 たとえば、下がＮ極、上がＳ極としてその中を下から上へ導線が貫き電流も下から上へ流す。そしたら導線のつくる磁界を円盤みたいとするとそれを下から上へ貫くように磁石の磁界が貫く感じになるのだと思います。合成磁界は手前側は磁石による磁界は上へ、電流の作る磁界は右向き、合わせると右上向きになると思います。それが円盤上ぐるりとなっている状態になるのでは？と考えました。ネジ状というか螺旋ぽいというか・・・。そうなると、その磁界の中の導線はどうなるんだろう、と難しく考えてしまいます（事実は力を受けないのですが）。私のこのイメージ、間違っているのでしょうか？ Ａの意味さえわかればこの疑問は解決するのでしょうが、どう理屈で考えればいいのかわかりません。 言葉だけで説明するのは難しいかもしれませんが、分かる方、わかりやすくご説明よろしくお願いします。
- 締切済み
- 物理学
- 電磁誘導について
ある物理の参考書に、電磁誘導による起電力はローレンツ力によるものだとして説明している図があります。 スキャンするには少し汚いので、自分で大体の図を書いてみましたが、これをアップロードしようとしたらOKwaveの都合で出来ませんでした。しかし、下の私の質問でそのような図は比較的容易に想像していただけるものと思います。この説明にはどうしても理解できないところがあるので、ご存知の方はどうか詳しく説明していただけるとありがたいです。ローレンツ力云々の部分は気にしていませんが、起電力の発生するメカニズムを理解したいのです。 まず、磁石のN極とS極で囲まれた磁界内にコの形をした導体が置かれていて、その上に直線上の導体があります。このままだと電圧は発生しないのですが、一定の速度Vで直線導体を動かしてやると電圧が発生するとあります。 それは、コ形と直線状の導体がコイルを形成し、直線導体を動かすことによって、そのコイルの面積が変化するので、コイルを貫く磁束（磁束密度Bx面積）も変化し、その結果、ファラデーの法則によって V=-ΔΦ /Δt の電圧が誘導されるということになっています。 この説明以前に、導体に磁石を近づけると起電力が発生することが説明されています。これは、磁界の中にただ単に導体を置いているだけではなく、磁石を近づけることによって磁界の強さが変化しているのだから理解できる説明です。 しかし今の問題はどうも納得いきません。 コ形の導体は磁界内に置かれているだけなので起電力には何も貢献しないと思います。 だからコイルの起電力に貢献するのは動いている直線導体だけのはずです。しかしこの導体は磁束密度が一定の磁界内を等速直線運動で移動しているので、つまり導体と交差している磁束には変化がないので起電力など発生しないような気がします。 しかし参考書には、上に書いたとおり、コイルを貫く磁束が変化するので電圧が発生するとなっています。 どうも腑に落ちなくて、困っています。 どなたかよろしくご教授下さい。
- 締切済み
- 物理学
- レンツの法則について
レンツの法則について質問します。 コイルの中に磁石のN極を差し入れます。 このとき、レンツの法則に従い電流が流れます。 電流の向きは、磁石の磁界を妨げる向きです。 このとき、磁石と逆向きの磁界は発生しているといえるのでしょうか？ 教科書などを見ると『逆向きの磁界が発生する方向に電流が流れる』とあります。 しかし『磁石の磁界を妨げる（別の）磁界が発生する』とは書いてありません。 １．磁石の作る磁界が弱まる ２．磁石の向きと逆向きの磁界が生じる のどちらの表現が正しいでしょうか。
- ベストアンサー
- 物理学
- 電磁誘導 コイルを出し入れしたときの電流計の振れ方
電磁誘導 コイルを出し入れしたときの電流計の振れ方 プリントを解いていました そこで よくわからない問題がありました 「検流計をつないだコイルに棒磁石のN極を近づけたところ、検流計の針が＋側に振れた」 次の問いに答えなさい (1)コイルの上端に棒磁石のS極を近づける (2)コイルの上端から棒磁石のN極を遠ざける (3)コイルの上端から棒磁石のS極を遠ざける (4)棒磁石のN極をコイルの中で静止させる (1)－側 (2)－側 (3)＋側 (4)動かない になると思うのですが この答えは 「N極を近づけたところ、検流計の針が＋側に振れた」 という文から答えを出しました（Nを近づける＝＋ なので Sを近づける＝さっきと逆 と考えたから） もし 「N極を近づけたところ、検流計の針が＋側に振れた」という文がなければ 【N極を近づけた時どちらに振れるのか？】 まずそこがわからないので 後の問題も分かりません そこで どうして N極を近づけると＋側に振れるのですか？ http://www.max.hi-ho.ne.jp/lylle/jikai5.html このサイトを見ましたがよくわかりませんでした 困っています 詳しく教えて下さい 長文失礼しました 回答よろしくお願いします
- 締切済み
- 物理学
- 右ねじの法則とU磁石の磁界の方向について（中学校理科）教えてください
筒などにエナメル線みたいなのを巻きつけて、この線に電流を流してコイルを作る時、右ねじの法則というのは、フレミングの左手の法則みたいに、手を使うことによって力の向きが分かったと思うのですが、右ねじの法則というのはどちらの手を使うのですか？？？右手ですか？？？左手ですか？？？ また、どこから見て右ねじのようであると判断するのですか？？？電流の＋の方ですか？？？それとも－方ですか？？？ あと、U磁石の磁界の方向というのは、「Ｎ極からＳ極」ですか？？？それとも「Ｓ極からＮ極」ですか？？？ 分かる方がいらしたら教えてください。 お願いします。
- ベストアンサー
- 物理学
- ４極以上の磁界の方向
交流の発電機において、磁界（界磁）を２極もつ場合 磁界の向きはNからSに向かって直線で示されますので、その発電機の誘導起電力は、e＝BLvsinθ であらわされるのはよく見られるかと思います。このときのθについては、図に描いて簡単に示すことができます。 しかし、たとえば４極になった場合、N極S極が90度の角度でとなりあって設置されるため、磁界の方向がよくわかりません。 このときの誘導起電力については、θの捕らえ方は変わりますが、 同様にe＝BLvsinθ であらわされることはイメージできるのですが、 図に描いて考える事ができません。 ４極以上の磁極を持つ発電機について、θをどのように捕らえて（どの角度を見るのか）、図示（磁界の方向と導体の動く方向の関係）すればよいのでしょうか。起電力の大きさはどのようにして導きだされるのでしょうか。 わかりそうでわからないと相当悩んでいます。
- ベストアンサー
- 物理学
お礼
回答ありがとうございます。うーん！簡潔でもよくわかりました。磁力線が広がってるということを見逃していました。こんな単純なことでしたが盲点でした。とても助かりました！ありがとうございました。