電流と磁場�E（電磁誘導の練習問題）

１．復習

前回は電磁誘導を学習しました。コイルを貫く磁束が変化すると， 自然は変化が嫌なので，変化を妨げる向きに誘導磁場をつくる。 誘導磁場をつくるために誘導電流が流れ，誘導電流をつくるために誘導起電力が生じる。
これが電磁誘導ですが，私は「ツンデレの法則」とよんでいます。
コイルのなかに磁石が入ろうとすると，「近寄らないで！」というのですが，
いったん入ってしまい磁石を出そうとすると「出て行かないで！」という。 まさしくツンデレです。

２．渦電流

ここに，プラスチックのレール，アルミのレール，ネオジム磁石，鉄球を用意しました。
まず，鉄球を傾けたプラスチックのレールとアルミのレールで転がしてみます。
「まあこのくらいのスピードですね。覚えておいてください。」
次に，磁石をプラスチックのレールで転がしてみます。
「鉄球と変わらないですね。」
では，磁石をアルミのレールで転がしてみます。
「どうですか？すごい遅いでしょう！」「こんな垂直にしてもゆっくり落ちてくる！」
確認しておきますが，アルミは磁石とくっつきません。
しかし「なぜ磁石はアルミのレールだと遅く転がるのでしょうか？」
それは「渦電流が発生しているからです。」
これも電磁誘導の一種で，磁石が移動するとその前方では磁束が増加することになる。 これを妨げるためにアルミ中を電流が渦のように流れるのです。 磁石の後方では磁束が減少するので，前方とは逆まわりに渦電流が流れます。 この渦電流により誘導磁場がつくられて，磁石の磁場と反応して， 磁石の動きが妨げられるというわけです。

ちなみにIHキッチンで鍋を温めるのは渦電流です。 鍋の中に渦電流を起こし，電流によるジュール熱を発生させることで温めています。

実験の器具について：アルミのレールは東急ハンズで１ｍで1100円，ネオジム磁石は通販で3000円， 鉄球やプラスチックレールは適当に。ネオジム磁石は球形のものもあります。それもおもしろいかも。

３．電磁誘導の問題演習

もう一問だけ典型的な問題を解いてみましょう。場合わけして考えてください。

解答です。

この問題でも，磁場に入ろうとすると「近寄らないで！」といって， 出ようとすると「出て行かないで！」というツンデレは確認できますね。
また，外力がした仕事＝抵抗でのジュール熱　となっていることも確認してください。

ここまでは「磁束の変化」が電磁誘導を起こしてきました。 「磁束の変化」は「電流の変化」で作り出すこともできますよね。 次回はそこら辺を勉強します。

授業を終えて。。。
渦電流の実験は反応がよかった！円柱型のアルミだとマジックのようになっていいかもしれない。 来年はどちらも用意しよう。

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