電磁誘導①（電磁誘導の導入）
１．復習
１学期には，電場→コンデンサー→抵抗→電流がつくる磁場
というように学習してきました。
（ちょっと復習しました。）
ポイントは，「電流の周りには，磁場ができる」ということ。
であれば，「磁場によって電流をつくる」？？？
こともできるのではないかと考えるわけです。
２．電磁誘導の演示実験
実際にみてみましょう。
ここに，コイルと棒磁石と検流計があります。
検流計は通常針が真ん中にあり，電流が流れたかどうかみる装置です。
コイルの近くに磁石を近づけても何も起こりません。
コイルのなかに磁石を置いても何も起こりません。
「何だとー動けよー！」といって棒磁石を入れると，あれっ？動いた！？
つまりこういうわけです。
磁場が電流をつくるわけではない！磁場の変化が電流をつくり出すのです。
これが電磁誘導です。
N極を近づけると左に振れました。
３．電磁誘導のイメージ説明
簡単に説明すると，
自然の重要な定理で，「自然はそのままの状態でいたい」というものがあります。
変化するにはエネルギーが必要になるからです。
運動でいえば，慣性の法則がそうです。
動いているならばそのまま同じ速度で動き続けたい。
静止しているならそのまま静止していたい
（寝ているならそのまま寝ていたい！）。
そして電磁誘導ですが，コイルのなかに磁束が０ならば０のままでいたい。
磁束が３なら３のままでいたい，ということ。
N極を近づけると磁束が１だったのに，例えば３になる。
そしたら反対向きの磁束をつくって，３にならないようにしてやる。
逆にN極を入れた状態から引き抜くと，磁束が３だったのか１になる。
そしたら同じ向きの磁束をつくって，３のままでいるようにしてやる。
その磁束をつくるには電流が必要なので電流が流れるというわけです。
電流が流れて磁束をつくるということは，一瞬コイルが電磁石になるわけです。
磁石が近づいてこないようにしているのです。
まとめると，
①コイル内の磁束が変化する
↓
②磁束はそのままでいたい
↓
③磁束の変化を妨げる向きに誘導磁場をつくる
↓
④そのためには誘導電流を流す必要がある
↓
⑤誘導電流を流すためには誘導起電力（電圧）をつくってやる必要がある
↓
⑥誘導磁場ができるとコイルは棒磁石のようになり変化を妨げる
という流れです。そして⑥は結果ともいえるし，要請ともいえる。
４．電磁誘導の方向の問題
いま説明したことを考えて，問題①を予想してみてください。
結果は以下の通り。（実際に実験してみました）
５．ファラデーの電磁誘導の法則
1831年マイケル・ファラデーがこの法則をまとめました
※誘導起電力のマイナスは，レンツの法則（つまり逆向きに生じる）ということを意味するマイナスです。
ちなみに，僕は能力が高いので，導線をコイルから外して磁石を動かしても，
なんと検流計が動くのです！！！
生徒：「なんでだー」
ですから，わたくしの能力のおかげです。
生徒：「それはどうでもいいから・・・」
種を明かすと，検流計には磁石が入っているからです！
なぜ電流が流れると検流計の針が振れるのでしょうか。
電流によって導線のまわりに磁場ができて，
それが針に付いた磁石と反応して針が振れるのです。
つまり，検流計はここまで学習してきたことの応用例です。
注意：メーカーによるのかわかりませんが，遮蔽してあるのか動かない検流計もあるそうです。
「では，発電機とモーターではどちらが電磁誘導ですか？」
モーターというのは，電池をつなげて「電流」を流すと，
モーター内にあるコイルに電流が流れ「磁場」ができ電磁石になる。
その電磁石がモーター内にある磁石と力をおよぼして回転する「動く」。
つまり，モーターは，「電流」→「磁場」→「力によって動く」という順序。
それに対して発電機は，「力をかけて動かす」→「磁場に変化」→「電流」という順序になります。
つまり発電機は「電磁誘導」を利用している。
「マイクとスピーカーはどちらが電磁誘導ですか？」
正解はマイクです。
マイクは、声をマイクに伝える→「磁石が動く」→「コイルの磁場が変化」→「電流」
→ケーブルに電流が流れて伝わる。
スピーカーは、ステレオから「電流」が流れてくる→「コイルに磁場がつくられる」
→磁石に「力が働き動く」という流れです。
まとめると、
電磁誘導： 発電機、マイク
電流が磁場を作る：モーター、スピーカー、電流計
ちなみにどちらも「コイル」と「磁石」でできているのです。
つまり、逆にもなる。マイクをスピーカーの端子につなぐと、
マイクから音は聴くことができます。
逆に、スピーカーをマイクの端子につなげば、マイクとして使えるのです
（ギターにイヤホンをテープで付けて録音したことがあります）。
さらに発展的なことをいうと、スピーカーの代わりにモーターをつけると、
モーターから音が聞こえるのです（まあ音はよくないけど）。
６．まとめ
今日から電磁誘導の法則を学習しました。これが発電の原理です。
力をかけて磁石を動かすと電流が取り出せる。
原子力でも火力でも風力でも水力でもどれでも同じ。
次回は練習問題を解いて，ミクロな視点からも考えていきましょう。
授業を終えて。。。
電磁誘導の原理についてはよく理解してくれた。今日は良い授業であった。
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