30.2: ファラデーの法則

ファラデーの法則では、誘導起電力は単位時間あたりの磁束の負の変化であると述べています。 磁場の変化、または磁場に対するコイルの領域の向きの変化により、電圧 (emf) が誘導されます。 磁束は、特定の表面積を通る磁力線の数を測定します。 磁束は、磁場ベクトルと面積ベクトルの内積の積分から推定されます。 負の符号は、誘導起電力が回路の周囲に電流を流す方向を表します。 ただし、その方向はレンツの法則として知られる規則を使用することで最も簡単に決定できます。

多くの実際のアプリケーションでは、対象となる回路は多数 (N) の密に巻かれたターンで構成されます。 各ターンは同じ磁束を受けます。 したがって、回路を通る正味の磁束は 1 ターンを通る磁束の N 倍であり、ファラデーの法則は、N の負の値に比率を乗じたものとして記述されます。 それらを通る磁束の変化。

電化製品のユーザーは、感電を避けるために回路ブレーカーとして機能する漏電遮断器 (GFI) デバイスを使用します。 この装置はファラデーの法則の原理に基づいて動作します。 ファラデーの法則の別の応用例はエレキギターにも見られます。 エレキギターでは、振動する弦の近くにピックコイルが配置されており、コイルは磁化可能な金属でできています。 コイル内の永久磁石は、弦が特定の周波数で振動しているときに弦の部分を磁化し、その結果磁束が変化します。 この磁束の変化によって起電力が発生し、それがアンプに供給されて、リスナーが聞くことができるサウンドが生成されます。

ファラデーの法則では、閉伝導ループでは、誘導された起電力は、そのループを通る磁束の負の時間微分に等しいとされています。誘導起電力の方向は、後にレンツによって与えられました。

導通ループがN個の同一の巻線で構成され、各巻を通過する磁束が同じである場合、総磁束は各巻を通る磁束のN倍になります。したがって、総誘導起電力はNに磁束の変化率を掛けたものになります。

長さ0.25メートルの正方形のコイルを考えてみましょう。これは、500ターンのワイヤーを密に巻いたものです。このコイルは、毎秒0.2テスラの速度で増加する磁場の中に置かれます。

次に、コイル内の誘導起電力の大きさは、ファラデーの法則を使用して計算できます。値を代入すると、誘導起電力の大きさを推定できます。

これらのパラメータのいずれかまたはそれらの組み合わせを変更することにより、起電力が誘発される可能性があることを観察することが重要です。