本文へ移動

電磁誘導(でんじゆうどう)

カワウソ先生磁石(じしゃく)を動(うご)かさなければ磁界(じかい)は変化(へんか)しないから、誘導電流(ゆうどうでんりゅう)は流(なが)れないよ。「変化(へんか)」がキーワード。

30秒でつかむ

  1. コイルに磁石(じしゃく)を近(ちか)づけたり遠(とお)ざけたりしてコイルを貫(つらぬ)く磁界(じかい)(新しいタブで開きます)を変化(へんか)させると、コイルに電流(でんりゅう)が流(なが)れる。この現象(げんしょう)を電磁誘導(でんじゆうどう)、流(なが)れる電流(でんりゅう)を誘導電流(ゆうどうでんりゅう)という。
  2. 磁石(じしゃく)を速(はや)く動(うご)かすほど、磁石(じしゃく)の磁力(じりょく)が強(つよ)いほど、コイルの巻数(かんすう)が多(おお)いほど、誘導電流(ゆうどうでんりゅう)は大(おお)きくなる。磁石(じしゃく)を近(ちか)づけるときと遠(とお)ざけるときでは誘導電流(ゆうどうでんりゅう)の向(む)きが逆(ぎゃく)になる。
  3. 磁石(じしゃく)とコイルの一方(いっぽう)を回転(かいてん)させて誘導電流(ゆうどうでんりゅう)を連続(れんぞく)的(てき)に取(と)り出(だ)す装置(そうち)が発電機(はつでんき)。発電所(はつでんしょ)の多(おお)くはタービンを回(まわ)して発電機(はつでんき)の中(なか)のコイルや磁石(じしゃく)を回転(かいてん)させ、電気(でんき)をつくっている。

詳しく

公式(こうしき)

コイルに磁石(じしゃく)を近(ちか)づけたり遠(とお)ざけたりして、コイルを貫(つらぬ)く磁界(じかい)を変化(へんか)させると、コイルに電圧(でんあつ)が生(しょう)じて電流(でんりゅう)が流(なが)れる。この現象(げんしょう)を電磁誘導(でんじゆうどう)、流(なが)れる電流(でんりゅう)を誘導電流(ゆうどうでんりゅう)という。

誘導電流(ゆうどうでんりゅう)は、磁石(じしゃく)を速(はや)く動(うご)かすほど、磁石(じしゃく)の磁力(じりょく)が強(つよ)いほど、コイルの巻数(かんすう)が多(おお)いほど大(おお)きくなる。磁石(じしゃく)を動(うご)かさなければ磁界(じかい)が変化(へんか)しないので、誘導電流(ゆうどうでんりゅう)は流(なが)れない。

磁石(じしゃく)を近(ちか)づけるときと遠(とお)ざけるときでは、コイルを貫(つらぬ)く磁界(じかい)の変化(へんか)の向(む)きが逆(ぎゃく)になるため、誘導電流(ゆうどうでんりゅう)の向(む)きも逆(ぎゃく)になる。同(おな)じ動(うご)かし方(かた)でも、磁石(じしゃく)のN極(きょく)を近(ちか)づけるときとS極(きょく)を近(ちか)づけるときでは向(む)きが逆(ぎゃく)になる。

磁石を近づけるとコイルを貫く磁界が変化し、誘導電流が流れるAsatte Studio(Manazoo)/オリジナル(コードで作図)

例題(れいだい)

例題(れいだい)1:コイルに棒(ぼう)磁石(じしゃく)のN極(きょく)を上(うえ)から近(ちか)づけると、検流(けんりゅう)計(けい)の針(はり)が振(ふ)れて誘導電流(ゆうどうでんりゅう)が流(なが)れたことがわかる。同(おな)じN極(きょく)を今度(こんど)は遠(とお)ざけると、針(はり)は逆(ぎゃく)の向(む)きに動(うご)く。

例題(れいだい)2:同(おな)じ磁石(じしゃく)を2倍(ばい)の速(はや)さでコイルに近(ちか)づけると、誘導電流(ゆうどうでんりゅう)は大(おお)きくなる。同(おな)じ速(はや)さのまま、コイルの巻数(かんすう)を2倍(ばい)にしても、誘導電流(ゆうどうでんりゅう)は大(おお)きくなる。

この仕組(しく)みを利用(りよう)し、磁石(じしゃく)とコイルの一方(いっぽう)を回転(かいてん)させて誘導電流(ゆうどうでんりゅう)を連続(れんぞく)的(てき)に取(と)り出(だ)す装置(そうち)が発電機(はつでんき)。発電所(はつでんしょ)の多(おお)くは、水(みず)や蒸気(じょうき)の力(ちから)でタービンを回(まわ)し、発電機(はつでんき)の中(なか)のコイルや磁石(じしゃく)を回転(かいてん)させて電気(でんき)をつくっている。

コイルを回転させ続けると、電流を連続して取り出せるAsatte Studio(Manazoo)/オリジナル(コードで作図)

なぜそうなるか

コイルを貫(つらぬ)く磁界(じかい)が変化(へんか)すると、その変化(へんか)を打(う)ち消(け)そうとする向(む)きに誘導電流(ゆうどうでんりゅう)が流(なが)れる。この性質(せいしつ)のため、磁石(じしゃく)を近(ちか)づけるときと遠(とお)ざけるときで誘導電流(ゆうどうでんりゅう)の向(む)きが逆(ぎゃく)になる。

磁石(じしゃく)を速(はや)く動(うご)かすほど誘導電流(ゆうどうでんりゅう)が大(おお)きいのは、磁界(じかい)の変化(へんか)が速(はや)いほどコイルに生(しょう)じる電圧(でんあつ)が大(おお)きくなるため。巻数(かんすう)を増(ふ)やすと誘導電流(ゆうどうでんりゅう)が大(おお)きくなるのも、1周(しゅう)ごとに生(しょう)じる電圧(でんあつ)がコイル全体(ぜんたい)で足(た)し合(あ)わされるため。

発電機(はつでんき)は、電磁誘導(でんじゆうどう)によって回転(かいてん)運動(うんどう)のエネルギーを電気(でんき)のエネルギーに変(か)える装置(そうち)。モーター(電流(でんりゅう)が磁界(じかい)から力(ちから)を受(う)けて回転(かいてん)する装置(そうち))とは、エネルギーの変換(へんかん)の向(む)きが逆(ぎゃく)の関係(かんけい)になっている。

確認問題

問題 1 / 4コイルを貫(つらぬ)く磁界(じかい)が変化(へんか)すると、コイルに電流(でんりゅう)が流(なが)れる現象(げんしょう)を何(なん)というか。

確認問題(解答用紙)

この問題を端末で解くための QR コード

スマホやタブレットで読み取ると、この問題をその場で解けます。

https://manazoo.com/science/electromagnetic-induction/?from=print#quiz

  1. コイルを貫(つらぬ)く磁界(じかい)が変化(へんか)すると、コイルに電流(でんりゅう)が流(なが)れる現象(げんしょう)を何(なん)というか。

    • ◯ 静電気(せいでんき)
    • ◯ 放電(ほうでん)
    • ◯ 右(みぎ)ねじの法則(ほうそく)
    • ◯ 電磁誘導(でんじゆうどう)

    正解:電磁誘導
    コイルを貫(つらぬ)く磁界(じかい)(新しいタブで開きます)が変化(へんか)すると電流(でんりゅう)が流(なが)れる現象(げんしょう)を電磁誘導(でんじゆうどう)、流(なが)れる電流(でんりゅう)を誘導電流(ゆうどうでんりゅう)という。

  2. 誘導電流(ゆうどうでんりゅう)を大(おお)きくする方法(ほうほう)として正(ただ)しいものはどれか。

    • ◯ 磁石(じしゃく)を遠(とお)くに離(はな)す
    • ◯ コイルの巻数(かんすう)を減(へ)らす
    • ◯ 磁石(じしゃく)を速(はや)く動(うご)かす
    • ◯ 磁石(じしゃく)を動(うご)かさずに置(お)く

    正解:磁石を速く動かす
    磁石(じしゃく)を速(はや)く動(うご)かす・強(つよ)い磁石(じしゃく)を使(つか)う・巻数(かんすう)を増(ふ)やすと、誘導電流(ゆうどうでんりゅう)は大(おお)きくなる。

  3. 磁石(じしゃく)をコイルに近(ちか)づけるときと遠(とお)ざけるときで、誘導電流(ゆうどうでんりゅう)の向(む)きはどうなるか。

    • ◯ 2倍(ばい)の大(おお)きさになる
    • ◯ 逆(ぎゃく)になる
    • ◯ 流(なが)れなくなる
    • ◯ 同(おな)じになる

    正解:逆になる
    磁界(じかい)の変化(へんか)の向(む)きが逆(ぎゃく)になるため、近(ちか)づけるときと遠(とお)ざけるときで誘導電流(ゆうどうでんりゅう)の向(む)きは逆(ぎゃく)になる。

  4. 電磁誘導(でんじゆうどう)を利用(りよう)して電気(でんき)エネルギーをつくり出(だ)す装置(そうち)は何(なに)か。

    • ◯ 電磁石(でんじしゃく)
    • ◯ 発光(はっこう)ダイオード
    • ◯ モーター
    • ◯ 発電機(はつでんき)

    正解:発電機
    磁石(じしゃく)とコイルの一方(いっぽう)を回転(かいてん)させ、電磁誘導(でんじゆうどう)で電流(でんりゅう)を連続(れんぞく)して取(と)り出(だ)す装置(そうち)が発電機(はつでんき)。

単元のポイント

  • 電磁誘導(でんじゆうどう) コイルを貫(つらぬ)く磁界(じかい)が変化(へんか)すると、コイルに電流(でんりゅう)が流(なが)れる現象(げんしょう)
  • 誘導電流(ゆうどうでんりゅう) 電磁誘導(でんじゆうどう)によって流(なが)れる電流(でんりゅう)
  • 誘導電流(ゆうどうでんりゅう)を大(おお)きくする 磁石(じしゃく)を速(はや)く動(うご)かす・強(つよ)い磁石(じしゃく)を使(つか)う・コイルの巻数(かんすう)を増(ふ)やす
  • 発電機(はつでんき) 電磁誘導(でんじゆうどう)を利用(りよう)して電気(でんき)エネルギーをつくり出(だ)す装置(そうち)
問題を解く
単元のポイント
  • 電磁誘導(でんじゆうどう) コイルを貫(つらぬ)く磁界(じかい)が変化(へんか)すると、コイルに電流(でんりゅう)が流(なが)れる現象(げんしょう)
  • 誘導電流(ゆうどうでんりゅう) 電磁誘導(でんじゆうどう)によって流(なが)れる電流(でんりゅう)
  • 誘導電流(ゆうどうでんりゅう)を大(おお)きくする 磁石(じしゃく)を速(はや)く動(うご)かす・強(つよ)い磁石(じしゃく)を使(つか)う・コイルの巻数(かんすう)を増(ふ)やす
  • 発電機(はつでんき) 電磁誘導(でんじゆうどう)を利用(りよう)して電気(でんき)エネルギーをつくり出(だ)す装置(そうち)