【書き起こし】【高校物理】 電磁気43 電磁誘導
(00:01) [音楽] こっちは 今日は電磁誘導っていう現象を考えるんだ そもそも電磁ドってどういう現象からここに みんな見えるかなぁコイルがあるよねアルミ箔で作った超えるがあるんだけども この超えるに向かって磁石があるよね 自作の n 極をどんどん近づけるということを考えるだ つまりコイルに磁石を近づけると起きる現象が田10度 どんな現象が起きるからコイル二次車 口を近づけると電流が流れるんだね この現象でんじゅうドって言うんだけども今日はこの電磁誘導を考えるよ まずは黒板の方で確認書さあ黒板の方見てほしいんだけどもコイルがあって 超えるのある場所に電球が取り付けられているよねそして磁石の n 極を近づけると n 極 が作れた芝がここでは磁束密度 b で与えるてるね もちろん磁石を近づけるとどうなるのかなっていうと磁場が増加するよねえ例えば最初 磁場が1だったものが増加した結果にに増えましたとその時に流れる電流ラージアイ
(01:12) こいつのことを誘導電流って言うんだ つまり電磁誘導によって流れる電流を誘導電流って言うんだけどもさ 今日はまずこの誘導電流の方向 どうやって決めるかを考えをね [音楽] これから電磁誘導を考える上で大切な物理を時速という物流をこれから決めていきたい んだけども まずは黒板を見てみよう子猫いるがあるよねこの子いるの面積が s 平方メートルで 磁石を近づけた 自作が作り出す磁場が 磁束密度で b だった年はさあここでコイルを貫く磁束というのを定義したいんだ けどもそもそも自足って何かな格好してこういう流を貫く磁束線の総本数新しい言葉 ネジ塞栓って何かなっていうと bo を表す
(02:16) 曲線年 持続線っていうのは 持続密度を表す曲線これにた言葉に磁力線って覚えてるな 磁力線と何かなっていうとこれは h だったよね次回あるいは磁場を表す曲線でね 磁力線っていうのは磁場をずば h を表す曲線だあるに対し 持続戦というのは a 1特別で b を表す曲線だとめっ磁力線と時速線という言葉 は a 市と b で区別するっていうこの考え方はちょっと覚えとこ さあそして本数 2に注目していきたいんだけども今この高いるを貫く 持続線つまり b を表す曲線の本数をどう決めるのかな
(03:22) まずこの超えるの免状に1平方メートルを与えよ さあタンギ面積を与えたんだけども ここを貫く磁束線の本数をこう決めるんだ今面における磁束密度が b でねその b と同じ本数つまり1平方メートル当たり b 品貫かれてるって決めたとしよう それが出るよ ああああああ 1平方メートル当たりの本数は 面における磁束密度と同じつまりこれ一致させる これねこれが定義なんだけども この話って以前にも似たようなことを覚えてるかな 以前に電気力線の本数を数えるっていう話があってねちょっと思い出してほしいのは 例えば右向きに便婆があってその電場に対して直感 国1平方メートルの板を置く そこを貫く電気り曲の本数どう決めたくなって覚えてる
(04:30) 面における電場がいいであった場合に1平方メートルをつなぐ本数は良い本1平方 メートル当たりいほん貫く って決めたよねそれと全く同じだってのはわかるよね もう一度確認するとコイルをこういる乙長く磁束密度が b であった場合にその本数 猫いるを貫く磁束線の本数1平方メートル当たり b 品と決めたということはじゃあこう いるを貫く総本数 この自足なんだけども持続を表す記号は これ切りさ文字の桜もずで ファイって選んだそのファイと表すことができるかっていうと 1平方メートル当たり p 本貫かれている じゃあコイルの面積 s m2つなぐ本数何本かなっていうと当然1平方メートル 当たりの本数に ホイールの面積を掛け算したという形で表すことができるよねこれがこういう流を貫く
(05:39) 磁束 まさにコイル乙長く持続線の総本数だなというのがわかるよねちなみにふぁいの単木を 確認したいんだけども b の単木で以前に登場した上 エヴァ マイ平方メートルというのがあってね コイルの面積の単木は平方メートルだから時速の単木はまあ日本人であれば 本数だから本って言ってもよそそうなんだけども ウェーバー枚編方メートルに m2かけ 山すると時速はウェーバーという記号を使って表すことができるよね さあ時速は b かける s と表すことができるんだということは逆にこれビーバー という形にかけ直すと 時速を面積で割り算したも乗ったよね 時速の単位ヴェーバーで面積が平方メートルだから逆に言うと b の単位は ヴェーバー万平方メートルとかけるな
(06:46) b のことを呼び方を覚えてるから磁束密度ッ っていう言葉を使って表してねつまり ファイが時速という言葉で表現されているわけだから b は何かなっていうと時速を面積で割り算したまさに磁束密度1平方メートル当たり の本数だよということで 磁束密度っていうふうに呼ぶわけだここで 磁束密度って指方がはっきりするよねさあまずこの時速が bs だというのを しっかり覚えて欲しいんだけどもただしこれはあくまでも b の方向を見てほしいんだけど面に直角なんだけどもこれが 面に対して斜めに貫かれているなんていう場合がある訳ね斜めのバイトをするかって いうとこう考えるんだ b を 分解するとどうやって分解するかというと面に直角の方向と面に平行な方向に b はべくと移して分解できるよねその中からあくまでも b に直角な成分だけに 注目しこれ b 垂直都会とか
(07:56) ん 面に平行な成分は時速と一切無関係だから捨てて相撲とそう考えるとより一般的には ファイは bs なんだけどもこの b は面に直角な成分だけ代入して b 垂直 s と表す ことができるんだ さあそれが込んでるよ一般的に時速は b かける s なんだけども b 垂直っていう形で覚えよね 面に直角な成分 磁束密度の中から面に直角な成分だけを取り出して b 垂直かけるコイルの面積をかけず明日も時速という新しい物理量をしっかり覚えよ ね [音楽] 次にレンツの法則を説明したいんだけども まず黒板を見よう レンツの法則何かなっていうと誘導電流の方向を決める原理なんだ 今コイルがあってコイルを貫く磁束が ファイトあらそう
(09:02) これは頭を見て分かるように3本貫かっていうのがわかるよね この状態から自作をどんどん近づける 実際にこの自作があるね n 極と s 極があって磁石の n 極をどんどん 近づけるとどうなるかというとさそれが出るよ 当然じそく が増えるよねなぜかというとそもそも時速はこれ今直角に貫かれてるから b かけるコイルの面積で表すことができるよねコイルの面積は一定なんだけども磁石 を近づけると b が増加するだから時速が増加するわけだね まあこれぞ見て分かるように3本だったものが最初3分だったものが5本に増えちゃっ たこの時に当然誘導電流が流れるんだけども そう誘導電流が一体どの方向に流れるのかその誘導電流決める原理が レンツの法則なんだそれが最初で 4 dents の法則は誘導電流の方向はこういるを貫く磁束の変化を妨げる方向にそう
(10:11) する もう一回も誘導電流の方向はコイルを貫く磁束の変化を妨げる方向に流れる一体どう いう意味からちょっとわかりにくい文章などで説明したい んだけどもまずコイルを貫く持続は3本から5本に増えたよねそれを妨げる方向に電流 が流れる どういうことかっていうとまずみんなに考えてほしいのは コイルを貫く磁束を妨げようとする磁場を考えてほしいんだ 様 てあげるっていうのはいい声妨げるとあるんだけども邪魔をするって考えてほしいんだ つまり今コイルを貫く磁束がうわ武器どんどん増えてるからそれを覚ましをする地場 っていうと下向きの地盤が妨げになるよね 様する磁場が込んでるよ さあこういう流を貫く磁束が増えているそれを妨げる千葉ねえっ 妨げる磁場を考えておいて
(11:20) 入り後はこの妨げの地盤に沿って右ネジの法則を適用するよどういうことかっていうと 妨げの地盤が下向き これがネジの進む方向であった場合 ネジのマース向きはこの方向になるね ネ実 すぐ下向きネジのマウス向けはこの方向になる これがまさに誘導電流の流れる方向だなっていうことなんだ 順番からいうとコイルを貫く磁束が増加するとまず誘導電流が流れるんだ 誘導電流によって磁場が作られよねその磁場が下向き まさに誘導電流が作る磁場が利息の変化を妨げるって言うことになるんだけども いいもう1回うとあくまでも時速が増加している場合に最初に妨げる磁場を考えちゃ うってのを覚えとこ 時速の変化を様する磁場を考えると増えているのだから 下向きに磁場を与えればいいな後はこの砂畑の地盤にビギネジの法則適用するという 等電流の方向が決まるよね逆にコイルを貫く磁束が
(12:32) 幻想する場合があるよねそれが付いてるよ 最初コイルを貫く磁束が5本だったものが時間が経つと 幻想したと今度は5本だったものが3本に減っちゃった この場合の誘導電流の武器は等もさっきと逆ムキになりそうだよねなぜかっていうと まずみんな考えて欲しいのがこの場合自足の変化を様する磁場を考えてほしいんだけど も3本誤報 んだったものは3本に減ったということは減らしたくないなと邪魔したいなと思ったら 今度は上向きの千葉を与える必要があるよねそれがってるよ 今度は時速の変化を妨げる地場 これが妨げとなるよねたまたけどだけ書いとこ妨げの磁場を考えておき あとは妨げの地盤に沿って右ネジの法則適用すると今度は誘導電流は最初と逆ムキに なるのが分かるよねまたな レンツの法則誘導電流の方向はこういるをつなぐ持続の変化を妨げる向きに流れる あくまでもこういるをつなぐ9自足の編
(13:41) 演歌を妨げる磁場を考えておいてその妨げの地盤に右ネジの法則を適用すると誘導電流 の方向が決まる この流れをしっかり掴もうね [音楽] では練習行って見ようね練習次の図のように金属のは老いと頭痛し 磁石の n 極を左から近づけると 一番金属のはに流れる誘導電流の方向はアとイのぞちらの方向になるかを答えよとまず n 極が作る磁場を書くと n 極は当然 右向きでね n 極から遠ざかる方向に地場 まあ今持続密度でビート表しておこ さあそして磁石を近づけるとどうなるかなこういう両津は族磁束格子確認したのでも こういるを貫く磁束は b かける s と表すことができるよねもちろんこの時速は どんどん増加するのは米まあもちろん地盤も増加するわけだから 二足もどんどん増加するさイメージとしてんだけども
(14:51) 右向きに位置だったものが1本立ったものが2本3本4本 その時の誘導電流の向きはレンツの法則で決まるよね レンツの法則はもちろん自足の変化を妨げる方向にだよね だから最初に考えたいのは時速の変化を様する地場 考えてもちろん右向きに時速が増加するんだからそれを邪魔する磁場は凍ったよね 増やしたくないなとね邪魔するっていうことを考えると今 貫かれているジソクとは逆向きこれがす たまた下の子ばだよねあとは様た元素って右ねじの法則を適用する つまり妨げがネジの進む方向だと考えた時に親指金で子と進む方向だと考えたとき 4本指のマース向きはってまさにこれが誘導電流の流れる方向となるような んつまりこの武器に流れるいを選ぶことができるよね 続いて各戸に行って見ようね格好に眷属のはば左右どちらの方向に動くかを答えよと
(16:02) すでに電流の向きが決めたよねではこの金属のはどの方向に動くのかなコイルの力を 考えるときにまず磁石に 置き換えるっていうことを考えたんだどういうことかというと左側から磁石の n 極 が近づいてきて この子いるなんだけども 棒磁石に置き換えるということを考えよう 円柱状の棒磁石に置き換えるどういうことかっていうと誘導電流によって作れる地盤の 向き この方向に磁場が作られているよねということはこれ自作に置き換えることができるん だ もちろん磁場が噴き出している方向は n 極るっんだよね つまりこちら側が n 極てもちろん磁場 この右側の面は磁場が吸い込まれている 打つということはこちらへダ s 極だと考えることができるね つまりコイルをこういうふうに倉庫いるに生まれた磁場を利用することによって小さく
(17:11) に置き換えるこの原理 of とこ そうするとよく見てほしいんだけども n 極 と n 極が向かわせになってるね n と n が向かわせになるとみんなどうだ から斥力が働くのはからね 当然 n 極同士は斥力お互いに反発しあう斥力が働くなということが当然 逃げるって言うんだね n 極を近づけると どの方向に動くのが右向き日から受けたんだからコイルはどの方向に動くかいゲーム キーに動くと 維持弱から遠ざかる方向にあたかも逃げるように動くとこれが答えとなる気だ つまりこういうに磁石を近づけると超えるは逃げていくよっ 実際にこの実験をやってみたいんだけども みんなもねやろうと思ったらできるんだけどもここに1円玉があるんだね ちょっと拡大したのかなここに1円玉があるんだけども この1円玉はコイルとみなすことができるんだ
(18:17) なぜかというと沢山のコイルが熱い 待った状態ちょっとやって実際これを見てほしいんだけども 今コイルがたくさんあるよね半径の大きい超えるがあって 中くらいの超えるがあってとそれでは集まったものが1円玉これを超えると皆そう そしてこの1円玉を今クリアファイルの上の子と言って見えてるね クリア ファイルの上のしといてそして 磁石があるのでここに結構強い磁石があってこの磁石を下から1円玉に近づけると何が 起きるのかなって差拡大して見てほしいんだけども みるかなさあここから今1円玉を乗ってるよね そして磁石を近づけるどうなるかなと 見えるからもう一回いたというか磁石を近づけると 一円玉の動くのわかるかな 著名だかなもう一回やってみると こうやってね動くのは彼ねつまりこの1円ダメ日約を近づけると1円玉が磁石から 逃げるとまさにこれは電磁誘導による原理だというのがわかるよねいいねサー答えなん
(19:27) だけども 金属の輪がこの子いるね n 極から逃げる方向に遠ざかる方 方向につまり右向きに動くというのが答えたんだけどね [音楽] 今日のまとめなんだけども今日は電磁誘導っていう現象を考えてね 連中ドっていう現象はこういうを貫く磁束を考えて持続が変化すると電流が流れるって いう現象だったよねまずこういるを貫く磁束をファイト現した時に基本形は b かける超えるの面積だったよね ただし斜めにつなぐかれている場合があるの一般式を見てほしいんだけども一般的に この垂直だよね面に直角な磁束密度を温めて b 垂直 s と表すことができるんだ 持続ねさらにその電流の武器でね コイルに流れる誘導電流の方向はベンツの法則で決めたよね レンツの法則は誘導電流の向きはこういるを貫く磁束の変化を妨げる爪邪魔する方向に
(20:36) 流れる 例えばこの場合だった3本だった胸誤報に増えちゃった それを邪魔する磁場を考えて で様たけどねさんまん大家の磁場を考え 妨げに右ネジの法則適用すると誘導電流の武器が決まる これがレンツの法則なるねさぁ今日は時速そして レンチの法則この2つしっかり覚えよね
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