ケン博士と右手の2つの使い方(電磁誘導)


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2つの右手の使い方があるって知っていましたか?

右手の使い方についての質問が届きました。
匿名の方なので、メールの文章は載せられませんが、
どうやら親指をどのような方向に向ければいいのかで、
混乱してしまったそうです。

実は右手には2つの使い方があって、まだ慣れていないと
かなりとっつきにくいと思います。

そんな右手の使い方について、ぐんまから快速アーバンをのりついで、
ケン博士がやってきて教えてくれるそうです。

博士がやってくるまでに、次のような問題が解けるのかを確認してみましょう。

問題

次の図のように、直線導線と円形導線を紙面上におきました。あるとき直線導線に電流を図の向きに流しました。

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(1) 直線導線に電流を流しはじめると、円形コイルにはどのような向きの電流が流れますか。下の選択肢から1つ選びなさい。

(2) 直線導線の電流の流す量を一定にしまいた。その後、急激に電流を小さくしていくと、円形コイルに流れる電流の様子はどうなりますか。

(3) 直線導線の電流の流す量を一定にしまいた。その後、円形コイルを図の左方向に動かすと、円形コイルに流れる電流の様子はどうなりますか。

解答・解説

ケン博士お願いします!

スクリーンショット 2014-12-14 15.02.12みなさんはこの問題とけましたか?

このような問題は立体的に図が描けるといいですね。
まずは図をもう少し立体的に見てみましょう。

スクリーンショット 2015-02-11 8.46.18

(1)

なぜ(1)のように電流をながしはじめるとコイルに電流が流れるのでしょうか。

ここで右手を使います。電流を流し始めると、直線電流が作る磁場によって、
導線のまわりに磁場が発生します。

スクリーンショット 2015-02-10 10.03.50

この磁場がコイルを下向きに貫きます。コイルにはもともと磁場はなかったので、
この磁場を打ち消す方向に誘導起電力が流れます。

右手をもう一度だしてください。親指がコイルが作る磁場の向きですね。

スクリーンショット 2015-02-10 10.08.16

このように電流が流れます。答えはアですね。

(2)

流している電流の量が小さくなっていくので、コイルをつらぬく下向きの磁束が弱くなっていきます。

コイルとしては、磁束が減るのも嫌なんですね!!なんてわがままなの!

というわけで、この下向きの磁束を補うように、電流が流れます。

スクリーンショット 2015-02-10 10.12.39

答えはイですね。

(3) コイルを図の左方向に動かすということは、導線に近くなるため、今まで下向きに貫いていた磁場の大きさが大きくなります。そのため磁束も増えていきます。

コイルとしては、磁束が増えるのは嫌なので、電流は(1)と同じように、アの方向に流れます。

いかがでしたでしょうか?右手の使い方をぜひマスターしてくださいね!

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