高校物理
5分でわかる!交流の発生方法
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この動画の要点まとめ
ポイント
交流の発生方法
これでわかる!
ポイントの解説授業
N極とS極の間に置いたコイルを回転
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交流は、下の図のように、N極とS極との間に置かれたコイルを回転させることで発生させます。
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コイルの面積をS、N極からS極に向かう方向にはたらく磁束密度の大きさをBとし、コイルは角速度ωで時計回りに回転するとします。
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はじめコイルを貫く磁束Φは、
Φ=BS
ですが、コイルが回転することにより、磁束密度はコイルの面積に垂直な成分B⊥を取り出して考えなければなりません。したがって、
Φ=B⊥S
となり、B⊥が変化していきます。 磁束Φの変化 に伴い、コイルに 誘導起電力 が生じるのです。
V-tグラフはsin曲線
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1回巻のコイルに生じる誘導起電力の大きさは、ファラデーの電磁誘導の法則より、
V=−ΔΦ/Δt
であり、 磁束Φの変化 に伴って、 起電力Vも変化 するということですね。
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交流電圧は、起電力0から始まり、最大値をV0として、 sin曲線 を描きます。 周期 は角速度ωを用いて T=2π/ω と表されます。交流電圧を表す式については、次の練習問題で求めていきましょう。
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次に、 交流を発生させるための装置 について解説します。