電磁誘導は、表面上の磁束が時間とともに変化するときに、表面に誘導電流と誘導起電力が発生するプロセスです。それは電磁誘導の法則またはファラデーの法則によって説明されます。
電磁誘導についてのまとめ
- 電磁誘導は、ファラデーの法則とも呼ばれるファラデー・ノイマン・レンツの法則によって説明される電磁現象です。
- 電磁誘導現象には磁束公式と起電力公式が使われます。
- 電磁誘導は、発電機や変圧器、風力発電所や水力発電所など、電気回路のさまざまな要素で使用されています。
- Enem では電磁誘導に対する料金はほとんどかかりませんが、もしそうなら、日常または実験の状況でその内容に関わる問題が発生するでしょう。
電磁誘導とは何ですか?
電磁誘導は、次の場合に、誘導電流 (磁場によって生成される電場によって生成される電流) を引き起こし、その結果、導電性表面 (コイル、ターン、ソレノイドなど) に誘導起電力を引き起こす電磁現象です。磁束 (表面に沿って通過する磁場の大きさに応じて変化する量) が変化します。
電磁誘導の公式は何ですか?
以下に電磁誘導に関係する主な公式を示します。
→ 磁束
\(\phi = B \cdot A \cdot \cos\theta \)
- ϕ → ウェーバー [ Wb ] または [ T ∙ m 2 ] で測定される磁束、または磁界束。
- B → 磁場、テスラ [ T ] で測定。
- A → 表面積、単位は [ m 2 ]
- θ → 表面の法線と磁場ベクトルの間の角度 (度 [°] で測定)。
→ ファラデー・ノイマン・レンツの法則
\(\epsilon = -\frac{\Delta \phi}{\Delta t} \)
- ε → 誘導起電力、ボルト [ V ] で測定。
- Δ ϕ → 磁束変化。ウェーバー [ Wb ] または [ T ∙ m ] で測定されます。
- Δ t → 秒 [ s ] で測定される時間変化。
→ Nターンのコイルに誘起される起電力
\(\epsilon = -N \cdot \frac{\Delta \phi}{\Delta t} \)
- ε → 誘導起電力、ボルト [ V ] で測定。
- N →ターン数。
- Δ ϕ → 磁束変化。ウェーバー [ Wb ] または [ T ∙ m ] で測定されます。
- Δ t → 秒 [ s ] で測定される時間変化。
電磁誘導とファラデー・ノイマン・レンツの法則
電磁誘導は、物理学者で化学者のマイケル・ファラデー (1791-1867) によって開発され、科学者フランツによって数学的に定式化された、電磁誘導の法則または単にファラデーの法則として知られるファラデー・ノイマン・レンツの法則によって定性的および数学的に説明されます。 エルンスト・ノイマン(1798-1895) が修正し、物理学者のハインリヒ・レンツ (1804-1865) が修正しました。
ファラデー・ノイマン・レンツの法則は、誘導電流が変化するという事実に加えて、磁束の変化があるときはいつでも、あるいはその間、ターン、コイル、またはソレノイドに誘導される起電力の大きさが生成されると述べています。誘導起電力は、それらを生成する磁束の変化に対抗します。ファラデー・ノイマン・レンツの法則の詳細については、ここをクリックしてください。
電磁誘導の応用
電磁誘導は、電気モーター、誘導炉、発電機、変圧器、電気エネルギーを生成するコイル、風力発電所、水力発電所など、さまざまな電子機器に応用されています。
エネムの電磁誘導
電磁誘導はその複雑さから Enem で取り上げられることはほとんどありませんが、取り上げられれば理論的または現実的に起こる可能性があります。理論的な方法では、計算やグラフ分析の有無にかかわらず、理論をカバーする質問をすることができます。実践モードでは、風力発電所や水力発電所、発電機や変圧器、さらには地域内の磁気流など、電磁誘導を応用した日常の状況や実験状況を網羅した質問をすることができます。
重要: Enem は通常、日常的な物理学をカバーしていますが、理論と公式を理解することが不可欠であることを覚えておく価値があります。
こちらもご覧ください: Enem に含まれる物理コンテンツとは何ですか?