電磁石の強さについて

質問

電磁石について教えて下さい。
コイルの巻き数を多くすると、なぜ電磁石が強くなるのですか？
コイルの巻き数一定で、電圧を上げると電流が増えて強くなるのはわかりますが・・・。

回答No.3

foobar

電流を測定されているようなので、電流と巻数が反比例しているか否かを確認されるのがよさそうに思います。
電流を決める要素としては、コイルの抵抗、電源の電圧以外に、（特に電池を使用した場合には）電源内部の抵抗、配線の抵抗などもあります。
電池の内部抵抗がそれなりにあれば、巻数を減らしてコイルの抵抗が下がっても、その割には電流が増えない、ということになります。
抵抗が巻数に比例して、コイルの電流が巻数に反比例していると、電磁石の強さ（磁界の強さ）は巻数に（ほぼ）無関係、ということになるでしょうが、実際にはそこまで電流が変わってはいないのではないでしょうか。

お礼

ご回答をいただいたのにすぐ返事を出せなくて申し訳ありません。そうですね、乾電池を使って電流を測っていました。電源装置を使ってもう一度電流を測ってみます。乾電池の内部抵抗等の影響を考えていませんでした。
ありがとうございました。

回答No.2

yokkun831

なるほど。そういうことでしたか。そうすると，私の先の回答は的外れでしたね。

1巻きの抵抗をrとすると，I(1) = V/r
n巻きの抵抗はnrで，　　 I(n) = V/(nr) = I(1)/n

同じ電圧なら，生じる磁場は理論上同じになってしまいますね？　＾＾；

たとえば 直径1mmの導線を1000回巻きして0.1A流したときの磁場は，同じ導線1回巻きに100A流したのと同等になるということになります。でも，本当に後の方をやったらどうなるでしょう？あっという間に導線は融けてしまいます。

また，ジュール熱によって導線が高温になると，少しではありますが導線の単位長あたりの抵抗が大きくなります。すると，I(n)はI(1)/nよりも小さくなってしまいますから，巻き数が少ないほど，生じる磁場は多少弱くなるといえます。

巻き数を多くするわけは，与えられた電圧に対して，導線を過熱したり焼き切ることなく，適度の電流を流して，その効果を十分磁場に反映するためといえるかもしれませんね？

お礼

再度ご回答ありがとうございました。
すぐに返事できなくて申し訳ありませんでした

また，ジュール熱によって導線が高温になると，少しではありますが導線の単位長あたりの抵抗が大きくなります。すると，I(n)はI(1)/nよりも小さくなってしまいますから，巻き数が少ないほど，生じる磁場は多少弱くなるといえます。

この部分を私なりに考えてみます。本当にありがとうございました。
実は、小学校６年の理科の教科書には、巻き数一定ではに電流を増やすと電磁石の力が強くなると結論づけて、巻き数については電流のことには触れずに巻き数が多いから　と
無責任に扱っていたものでしたから。

回答No.1

yokkun831

結果的に電流を増やしたのと同じ効果をもたらすからです。

ひと巻きで電流を10倍流すのと，導線を10巻きしたのとは生じる磁場に全く違いがありません。電流を大きくしすぎると細い導線は焼き切れてしまいますから，その分巻き数で稼ぐと考えればいいのではないでしょうか？

補足

早速の回答ありがとうございます。
電磁石が強くなるのは電流が大きくなるからだ　と思い込んでいたものですから。
しかし、実際に電流を測ると　巻き数を増やすと逆に電流は少なくなります。巻き数が多い分　抵抗値は大きくなり　オームの法則
I=E/R から考えると　電圧一定とした場合　測った結果と同じく電流は少なくなります。
　電流が少なくなるにも関わらず磁力が強くなるのはどう考えればいいのかわからないのです。