高校物理

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5分でわかる!相互誘導

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5分でわかる!相互誘導

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この動画の要点まとめ

ポイント

相互誘導

高校物理 電磁気48 ポイント1 全部

これでわかる!
ポイントの解説授業
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コイルに電流を流すとき、コイル自身の磁束変化によってコイルに起電力が発生する現象を 自己誘導 と言いましたね。今回は、コイルを2つ並べ、お互いの磁束変化が影響を及ぼし合う 相互誘導 について解説します。

相手の磁場によって起電力が生じる

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具体例をもとに 相互誘導 を見ていきましょう。下の図のように、2つのソレノイドコイルを並べ、一方のコイルにだけ電流Iを流します。電流を流した左のコイルを 1次コイル 、右のコイルを 2次コイル と呼びます。

高校物理 電磁気48 ポイント1 図 コイルの下の横向きの矢印2つカット 磁場Hの矢印カット

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1次コイルに図の矢印方向から電流を流すと、1次コイルには右向きの磁場が発生しますね。1次コイルによって発生する磁場をHとします。

高校物理 電磁気48 ポイント1 図 コイルの下の横向きの矢印2つカット

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1次コイルは自らが作り出す右向きの磁束の増加を妨げようと、左向きの起電力を発生させます。これを自己誘導と言いました。

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一方、右の2次コイルに注目してみましょう。

高校物理 電磁気48 ポイント1 図 コイルの下の横向きの矢印2つカット

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2次コイル内部には、1次コイルによって右向きの磁束が増加しています。 2次コイルは右向きの磁束の増加を妨げようと、左向きの起電力を発生させる ことになりますね。このように、 相手との相互関係によってコイルに起電力が生じる現象相互誘導 と言うのです。

高校物理 電磁気48 ポイント1 図

相互誘導の起電力の大きさ

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また相互誘導によって生じる起電力の大きさはどうなるでしょうか?電流Iが少しの時間Δt経過したとき、電流がI+ΔIに増加したとします。そのときの相互誘導の起電力は比例定数 M を用いて以下の式で表されます。

高校物理 電磁気48 ポイント1 クマさんのまとめ

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つまり、 相互誘導の起電力Vは、電流の変化の割合ΔI/Δtに比例 するのですね。比例定数Mは 相互インダクタンス といい、単位 H(ヘンリー) で表します。

高校物理 電磁気48 ポイント1 クマさんのまとめ

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相互誘導の式は自己誘導の式V=−L×(ΔI/Δt)とよく似ていますね。Lとは自己インダクタンスのことで、式のマイナスはもとの電流の流れを妨げるという意味が込められていましたね。相互誘導の場合も式にマイナスがつきますが、相互誘導では電流を妨げると考えることはできません。なぜなら、電流を流すのは1次コイルであり、2次コイルには自らの起電力が生じているだけだからです。相互誘導の式のマイナスは、あくまでも磁束の変化を妨げるという意味だと考えましょう。

Suzuki

この授業の先生

鈴木 誠治 先生

知識ゼロからでもわかるようにと、イラストや図をふんだんに使い、難解な物理を徹底的にわかりやすく解きほぐして伝える。

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相互誘導
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