誘導電流 - みる会図書館


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1. スーパー理科事典

けんりゅうけい イルには検流計をつなぎニ次コイルとする。 的に変化している。このことは , スイッチで電流 下の図のように一次コイルと二次コイルを向か の向きを変えているのと同じと考えてよい。 5 ( ) Ⅱ / なら 1 秒間に 5 ( ) 回入・切をしているい ぼうじしやく 下の図のように , 変圧器の内部は鉄心にコイル い合わせ , 棒磁石を出し入れするかわりに コイルのスイッチを入れたり切ったりして , 二次 を巻いて一次コイル・二次コイルとしている。発 ゆうどうでんりゅう 電所からの電流を一次コイルに入れると , 交流の コイルに誘導電流が流れるかどうかを調べる。 でんじゅうどう ①スイッチが切れているとき・・・一次コイルに電流 スイッチ作用により , 二次コイルに電磁誘導によ じかい きでんりよく る誘導起電力が生じる。この誘導起電力は , 次に が流れていないので , 磁界の変化はなく , 誘導電 の 流は流れない。 述べるコイルの巻き数の工夫により , 一般に使用 しゅんかん ②スイッチを入れた瞬間・・・一次コイルに電流が流 できるような電圧に下げることができる。 れ始め , 磁界が生じてしだいに強くなるので , そ 0 変圧器のコイルの 一次コイルと二次コイ どうせん ひ 二次コイルに誘導電流が流 れを打ち消すように 巻き数と電圧・電流 ルの導線の巻き数の比 れる。 を変えることによって , 二次コイルから目的の電 ③スイッチを入れたままのとき・・・一次コイルに流 圧や電流を得ることができる。 じようたい れる電流の強さは一定の状態なので , 磁界は変化 コイルの巻き数と電圧・・・発熱などによる電力の そんしつ せず , 二次コイルには誘導電流は流れない。 損失がないとした場合 , 一次コイルと二次コイル ひれい ④スイッチを切るとき・・・一次コイルの電流はしだ の電圧はコイルの巻き数に比例する。 いに弱くなるので , 磁界もしだいに弱くなってい 一次コイルの電圧新一一次コイルの巻き数れ 1 ニ次コイルの電圧 V2 ーニ次コイルの巻き数れ 2 く。これを打ち消すような磁界の変化が二次コイ ぎやく コイルの巻き数と電流・・・電力の損失がないとき , ルに生じ , ②のときとは逆向きに誘導電流が流れ 一次コイルと二次コイルの電流の大きさはコイル る。 の巻き数に反比例する。 0 変圧器 ( トランス ) ニ次コイルの巻き数ル 一次コイルの電流ム 発電所から送られてく 一次コイルの巻き数れ 1 ニ次コイルの電流 でんあつひじよう る電気の電圧は非常に高 いつばん 電圧で , 一般にそのまま = 電流 / 2 し送電電圧といい数川万ホルト では使用できない。この 高電圧を一般に使用でき 一般家庭ぞは川 0 ホルト、」 る電圧まで下げる器械を 二次コイル 巻き数 変圧器 ( トランス ) という。 柱上変圧器 一次コイルに交流の電流を流すと , 0 変圧器の原理発電所から送られてくる電流 二次コイルに誘導電流が流れる。 は「交流」といって , 電流の向きと大きさが周期 変圧器のしくみ ら p. 579 参照 向かい合わせたコイル間での電磁誘導 ) 一次コイルの磁界の変化で , 二次コイルに誘導電流が流れる。 しゅんかん ①スイッチが切れているとき②スイッチを人れた瞬間 ③スイッチを人れたままのとき④スイッチを切るとき 磁界が 弱くなる ま くふう へんあっき IIIIIIIIIL ↑ 電圧協 - 次コイル 巻き数川 ↑ 電圧協 鉄心 ■ド・ 検流計 コイ丿レ 誘導電流 向きが ②と逆 誘導電流が流れる 電流のはたらき・ 575 第 3 章 ↑ 誘導電流 誘導電流が流れる 誘導電流は流れない 誘導電流は流れない

2. スーパー理科事典

さまた の運動を妨げるように誘導電流が流れるからであ きは一定であるが , 強さが周期的に変化する直流 次ペ - ジ参照お みやくりゆう る。したがって , 磁石を動かしてコイルに誘導電 で , これを脈流という。 流を流し続けるには , より大きな力を必要とする。 注意脈流は , 電流の流れる向きが一定であるから , 直流の一種である。電流には直流のほかに交流があ 0 手回し発電機での発電下の図 1 を手回し発 ゆうどうでんりゆう まめでんきゅう る。図 a ~ a' で得られる誘導電流は , 交流である。 電機という。この手回し発電機に豆電球をつない ゆうどうでんりゆう で , ハンドルを回すと , 豆電球は点灯する。ハン 2 〉運動と誘導電流 ドルの回転をはやくすると , 豆電球はより明るく 誘導電流は , コイルの中で磁石を動かしたり , なる。 ( 下図 2 ) じかい 磁界の中でコイルを動かすと得ることができる。 手回し発電機のしくみ・・・手回し発電機に豆電球 そのときの誘導電流の生じるようすを見てみよう。 ではなく , 乾電池をつないでみると , ハンドルが 回り出す。このことから , 手回し発電機はモータ 0 コイルと磁石での発電固定してあるコイル ぼうじしやく ーと同じ構造をしている。 ( 下図 3 ) の中に棒磁石を入れたり出したりすると , コイル 手回し発電機と回す向き・・・ 2 つの手回し発電機 に誘導電流が流れる。 を互いにつなぎ合わせて , 片方のハンドルを回す 下の図のようにコイルの中でつる巻きばね しんどう と , もう片方のハンドルも回り始める。また , 回 につるした磁石を振動させると , 連続した誘導電 し上下させる ぎやく す向きを逆にすると , もう片方も逆に回る。これ 流が流れる。 は , 手回し発電機から流れる電流は直流で , 回す ①コイルの回路を開いたままでは , 磁石はなかな 向きを逆にしたことで , 流れる電流の向きも逆に かとまらない。 つる巻き なったからである。 ( 下図 4 ) ②コイルの回 はね 手回し発電機と豆電球・・・豆電球 2 つを直列つな 路を閉じると , へいれつ ぎと並列つなぎにして , 手回し発電機につなぎ , 磁石はすぐと ハンドルを回すと , 並列つなぎのほうが手ごたえ まる。 は大きくなる。これは , 流れる電流が強くなり , コイルの回 豆電球 2 つにかかる電圧は一定、」 消費電力が大きくなるからである。 ( 下図 5 ) 路を閉じたと 手回し発電機を使って連続したより多くの誘導 きに磁石の振 スイッチ 電流を得るためには , 手は , より大きな力を必要 動がすぐとま コイルに生じる誘導電流は , 磁石の とする。 るのは , 磁石 運動を妨げる磁界をつくる。 手回し発電機での発電 ) 明るくなる 歯車小型モ - ター す じしやく かんでんち かたほう たが ま はスイッチを切る 磁石に運動を させなければ ならない と 磁石 倉 コイル 誘導電流を流 し続けるには 十 0 回る 豆電球 が点灯 する かんでんち 乾電池に つなく ① ゆっくり 囘す 〈図 2 〉 やす ・は囘 く図 1 〉 右の手回し発電機を①の向きに回すと 左の手回し発電機は①の向きに回り , ②へ回すと , ・の向きに回る。 ハンドル く図 3 〉 明るい 一を ① ①② 並列 直列 手こたえは 小さい 手こたえ は大きい 578 ・物理 〈図 5 〉 く図 4 〉

3. スーパー理科事典

ゆうどうでんりゆう 磁界を導線が横切ると , 導線に誘導電流が流れる。 る速さがはやいほど誘導電流は強くなることがわ これは磁界の向きと磁界を横切る導線に加えるカ かる。このように , 誘導電流の強さは , 外から加 じかい の向きによって , 生じる誘導電流の向きが決まる。 える磁界の変化の速さがはやいほど強い。これを でんじゅうどう ほうそく ファラデーの電磁誘導の法則という。 0 磁界・カ・誘導電磁界の向き・導線に加え ま じしやく 流の向きの関係 る力の向き・生じる誘導 0 コイルの巻き数と誘導電流同じ磁石で磁界 電流の向きは互いに直交していて , 右手の指の向 の変化の速さを一定にしたとき , コイルに流れる きでそれらを表すことができる。これを , フレミ 誘導電流の強さは , コイルの巻き数が多いほど強 ほうそく ングの右手の法則という。 くなる。 - 磁界の 左手の法則 p . 566 参照 向き 人さし指→磁界の向き誘導電流の 0 磁界の強さと誘導電流 コイルの巻き数や磁 向き 親指→導線に加える 界の変化の速さを一定にしたとき , 誘導電流の強 力の向き さは , 変化する磁界の強さが強いほど強くなる。 右手 中指→誘導電流の流力の向き すなわち , 強い磁石を使うほど , 強い誘導電流が れる向き 流れる。 フレミングの右手の法則 そくてい でんじゅうどう 0 誘導電流の測定コイルに生じた誘導電流の コイルどうしの電磁誘導 けんりゆうけいししん 大きさは , コイルにつないだ検流計の指針のふれ 今までは , 棒磁石とコイル間での電磁誘導を調 る大きさからもわかるが , オシロスコープを用い でんじしやく べてきた。この棒磁石をコイルだけの電磁石に変 ると波形になって見える。 えて , スイッチを入れたり切ったりしたらどうな どうせん じかい 磁界中の導線の動きと るのだろうか。 ゆうどうでんりゆう 誘導電流 0 向かい合わせたココイルに電池とスイッチ イルでの電磁誘導をつないだもの ( コイル 0 誘導電流の流れ方下の右の図のような U 字 じしやく 形磁石とコイルによる電気プランコでの実験で , だけの電磁石 ) を一次コイルとし , もう一方のコ 導線の動きと誘導電流の流れ方 オシロスコープによる誘導電流の測定 滑車磁石を落として誘導電流の波形を見る。 ープ オシロスコ じかい たが ぼうじしやく 十 コイル・、、、 検流計 コイルを左右にふり , 針のふれ方を調べる。 加えるカ の向き コイル U 字形磁石 誘導電流 の向き 磁界の 向き 誘導電流 の向き 磁界の 向き 磁石が人るとき 磁石を低い所から 落とした場合 低い所から落としたとき より誘導電流が大 加えるカ の向き 電流の向きは磁石が 出るとき 反対 磁石を高い所から 落とした場合 574 ・物理

4. スーパー理科事典

自転車の発電機を回して電灯をつけるときは 究の 連続した電流を得るには ペダルが重く , 大きな力が必要である。この 発電機は , どのようなしくみになっているのだろうか。 どうしているグだろうか とくちょう また , 流れ出る電流にはどんな特徴があるのだろうか。 て変化させると , コイルに誘導電流が流れ続ける 発電機のしくみ ようになる。 コイルのまわりの磁界を変化させると , コイル 自転車の発電機はこの型である。 ゆうどうでんりゆう に誘導電流が流れた。発電機は , この誘導電流を 誘導電流の流れ方・・・コイルの近くで磁石が回転 、 p. 572 参照 くふう 連続してとり出す工夫をしている。そのしくみを すると , コイルに流れる誘導電流の強さと , 回転 はけい 調べてみよう。 させた時間の関係のグラフは下の図のような波形 0 発電機の原理発電機は , コイルのまわりの になる。 導線を円形に何回も巻いたものお 誘導電流の流れ方は , オシロスコープによって 磁界を連続して変化させ , コイルに誘導電流を連 は電気信号を観測するための装置 調べることができる ( オシロスコープのプラウン 続して流し続けるしくみになっている。 たてじく よこじく 管にうつる電流の波形は , 横軸が時間 , 縦軸が電 発電機のしくみには , 次の 2 種類がある。 しめ じしやく 流の強さと向きを示している ) 。 ①コイル間で磁石を回転させて発電するもの。 電圧を調べることもできる ②磁石の間でコイルを回転させて発電するもの。 0 コイルを回転させる 磁石の間で , コイルを 発電機のしくみ 回転させて , 0 磁石を回転させる下の図のような固定した コイルの 発電機のしくみ まわりの磁界を連続して変化させると , コイルの中で磁石を回転 コイルに けんりゆうけいししん 誘導電流が流れ続ける。 させると , 検流計の指針がふれる。磁界を連続し 磁石を囘転 コイル させる 29 じかい 。Ⅲ川引 さ れ た コ イ 磁界が変化し , コイルに誘導電流が流れる。 コイルの近くで磁石を回転させる 磁石 検流計の指針 がふれる 石 影響を受けないように 十分離しておく 磁石 電球へ コイルの間で磁石を回転させ ることによって , コイルに誘導 電流を流し続ける。 自転車の発電機 十 検流計 N S ↑ S N ↓ ま 誘導電 誘導電 誘導電 コイル 刀ル 刀ル 誘導電流が最大 理 物 6 7 電流の強さと向き 5 時間 b' 誘導電流の 向きが変わる 誘導電流が最大 磁石を回転させる発電機に生ずる誘導電流をグラフで表す

5. スーパー理科事典

フレミングの 右手の法則 磁石の間で コイルを ロ転させる A 側 コイル 磁界カ 検流計の指針が ふれる 検 ゅ、つど・つ 誘導電流 えいきよう 影響を受けな いように十分 はな 離しておく 3 カ B 側での 関係 B 側電 流 S 刀ん 磁界 ( 下図 c の状態 ) 「誘導電流の向ぎー ) 回転するコイルでの誘導電流の向 磁石の間でコイルを回転させる きを求めてみよう。 ゆうどうでんりゅう じ 誘導電流の流れ方・・・上の図のような装置で , 磁 下の図の c の状態を立体的に示すと , 上のように しやく ほうそく 石の間でコイルを回転させると , コイルに誘導電 なる。フレミングの右手の法則い p. 574 参照 ) によっ けんりゅうけいししん うら 流が流れ , 検流計の指針がふれる。このときの誘 て , コイルの B 側の電流は紙面の裏から表へ流れる はけい 導電流の強さと時間のグラフは波形となり , 下の ことがわかる。 もけいよう 図のようになる。 0 モーターで発電するモーター ( 模型用電動 下図 aæe の誘導電流の流れるようすを調べて 機 ) の多くは , 磁石の間にコイルがあり , 電流に でんきし みよう。 よってコイル ( 電機子 ) が回転するようになってい 、 p. 56 ド参照 ① a ~ c にかけて電流が大に・・・コイルが図の a の る。この電機子を外からのカで回転させると , 逆 じようたい にコイルに誘導電流が流れ , モーターにつないだ 状態から b , c と回転するにつれて電流はしだい まめでんきゅう 豆電球が点灯する。 に強くなり , c で最大となる。 ② c で電流の向きが変化・・・コイルが c から d へ移 ここで得た誘導電流は , 下のグラフのように向 動するにつれて誘導電流は小さくなり , d で 0 と いの豆電球がっく モ - タ - ( 電動機 ) なる。 d から e へと回転すると , 電流の向きが a ぎやく ~ c のときと逆になり , しだいに大きくなる。そ して , e で最大になる。 ③再び a の状態からくり返す・・・コイルが e の状態 からさらに回転すると , 電流はしだいに小さくな り , 再び a の状態にもどる。このことがくり返さ れる。 導 断線 面の そうち し、 脈流直流である 定化 一変 きさ 向強 電流の強さと向き る じ調 生を 機電 動導 電ⅵ誘 手で囘す ふたた 時間 導線の断面で , →紙面の表から裏 へ電流が流れている 〇→紙面の裏から表 則 へ電流が流れている ことを示している N 磁界の 向き A 則 B 則 A 側 B 側 B 則 誘導電流が最大 電流の強さと向き 時間 誘導電流の向きが 変わる 誘導電流が最大 コイルを回転させる発電機に生ずる誘導電流をグラフで表す 第 3 章電流のはたらき■ 577

6. スーパー理科事典

わたくし おんけい 私たちは電気の恩恵をずいぶん受けて生活し 究の 電流はどのようにして ている。この電気はどのようにしてつくられ じかい るのだろうか。磁界中にある電流は力を受けるが , この 得られるのだろうか ぎやく 逆をすれば , 電流を得ることができないのだろうか。 でんじゅうどう ゆうどうでんりゅうせいしつ 電磁誘導とは 2 誘導電流の性質 どうせん 磁界の中にある電流が流れる導線は力を受ける。 0 0 0 実験してみよう ! 0 0 0 ぎやく 逆に , 磁界の中で導線に力を加えて動かすと , 導 誘導電流の流れる向きを調べる けんりゅうけい 線に電流が流れるかどうか調べてみよう。 図のように , コイルに検流計をつないで回路を ぼうじしやく 0 コイルの中の磁界の変化下の図のように っくり , 棒磁石の N 極または S 極を , 次の① ~ ③ けんりゅうけい のように動かす。 コイルを検流計につなぎ , 磁界の中でコイルを動 は p. 543 参照 ①コイルに入れる。②コイルの中で静止する。 かしたり , 逆にコイルのまわりの磁界を変化させ ししん ③コイルから引き出す。 て , 検流計の動きを調べると , 検流計の指針が動 このときのそれぞれの検流計の指針のふれ方を き , コイルに電流が流れることがわかる。 調べ , 指針のふれ方から , コイルに流れる電流の 0 電磁誘導上の実験のように , コイルの中の 向きを知る。 でんあっ 磁界が変化するとき , コイルに電圧が生じ , 電流 出し入れする磁極の種類 , S げんしよう 磁石の動きと検流計の指針の が流れる。このような現象を電磁誘導という。 ふれ方を記録する。 きでんりよく 誘導起電力・・・電磁誘導によって生じる電圧を誘 ↑↓棒磁石 導起電力という。誘導起電力はコイルの中の磁界 が変化しつつあるときだけ生じる。 誘導電流・・・電磁誘導によってコイルに誘導起電 と 力が生じ , 回路が閉じていると電流が流れる。 の電流を誘導電流という。 誘導起電力は回路が開いていても生じるが , 誘 導電流は回路が閉じているときのみ流れる。 誘導電流を調べる実験 じかい ししん 十 コイルと検流計のつな ぎ方を記録しておく。 lm 以上離す ( 結果 ) 磁極 磁極の動き 検流計のふれ方 人れるとき ー側にふれる N 極 静止したとき 0 点で動かない 引き出すとき 十側にふれる 十側にふれる 入れるとき S 極 静止したとき 0 点で動かない 引き出すとき ー側にふれる コイル 検流計 0 誘導電流の向き上の実験によって , 誘導電 U 字形磁石 ぼうじしやく コイルを動かすと検流計の指針がふれ , 流の向きは , 棒磁石による磁界の変化のしかたに 電流が流れていることがわかる。 よって決まることがわかる。 コイルを磁界中で動かす 次に , 棒磁石の N 極や S 極をコイルに出し入れ したとき , 誘導電流によって生じる磁界の向きを 調べてみよう。 >N 極をコイルに近づける・・・生じる磁界の向きは , 磁石の N 極が強くなるのを打ち消すように , コイ ルの磁石に近い側が N 極となる。 検流計 はな 十 じかい 出し人れする 十 コイル 検流計 磁石を出し入れすると検流計の指針がふれ , 電流が流れていることがわかる。 コイルのまわりの磁界を変える 572 ・物理

7. スーパー理科事典

じかい 近づけたとき , コイルに流れる誘導電流は次のよ >N 極をコイルから遠ざける・・・生じる磁界の向き じしやく うに流れる。 は , 磁石の N 極が弱くなるのを打ち消すように ①コイルに磁石が近づくとき・・・コイルの磁石に近 コイルの磁石に近い側が S 極となる。 い側が , 近づく磁石と同じ極をつくるような向き >S 極をコイルに近づける・・・生じる磁界の向きは , 磁石の S 極が強くなるのを打ち消すように , コイ に誘導電流が流れる。 ②コイルから磁石が遠ざかるとき・・・コイルの磁石 ルの磁石に近い側が S 極となる。 S 極をコイルから遠ざける・・・生じる磁界の向き に近い側が , 遠ざかる磁石と異なる極をつくるよ は , 磁石の S 極が弱くなるのを打ち消すように , うな向きに誘導電流が流れる。 コイルの磁石に近い側が N 極となる。 0 磁界の変化の速さと誘導電流 同じコイルに ゆうどうでんりゅう 同じ磁石を近づけて実験するとき , 磁石の近づけ 0 誘導電流の向きの決まり上のように , 誘導 さまた 電流は , コイル付近の磁界の変化を妨げるような 棒磁石 棒磁石 ほうそく 向きに流れる。これをレンツの法則という。 参考レンツ・・・ Heinrich Friedrich Emil Lenz ていこう ( 1804 ~ 1865 ) , ロシアの物理学者。電磁気学や抵抗 と温度との関係の研究を行い , 1834 年誘導電流に 関するレンツの法則を発見した。 0 誘導電流の向きの見つけ方コイルに磁石を 誘導電流の流れる向き N 極を近づける 磁極を近づける 速さがはやい 誘導電流は 大きい 磁極を近づける 速さがおそい 磁界の変化の速さと誘導電流 磁界の変化のしかたによって , 誘導電流の流れる向きが変わる。 N 極を遠ざける S 極を近づける S 極を遠ざける 誘導電流に よる磁界 の 同誘導電 異種の極 種の極 同種の極 ー第■ー ↓ ↑ ↑ ↓ 刀ル 『ろうそくの科学』 ファラデー Michael Faraday 1791 年 , イ リスマスごとに , 科学をやさしく 涯は大きな発見の連続であった。 はな その発見の数々はあげきれない わかりやすく話をしたものをまと ギリスのロンドンから少し離れた えきかでん めたものである。その内容は , ろ ーイングトンで生まれ , 1867 が , 主なものは , 気体の液化 , 電 しよう じゅうどう でんきんかい うそくという最もありふれた材料 磁誘導の発見 , 電気分解の研究 , 年 76 歳でなくなるまで , その生 を用いて , 原料 , っくり方 , 歴史 , 電気・磁気の「場」の研究 , 光の ねんしよう こうか 燃焼 , 生成物・・・・・・と , 科学のさま 磁気効果の発見などがある。 かれちよさく ざまな興味のあるごく基本的なこ また , 彼の著作には , 1831 年か につし とについて , 多くの実験を見せな ら 23 年間記録し続けた研究日誌 『電磁気学の実験的研究』や『ろ がら説明したものである。 彼の没後 , 1 世紀以上経た今日 うそくの科学』などがある。 フ でも , この本は多くの人々に読ま この『ろうそくの科学』は , れ親しまれている。 アラデーが少年少女のために , ク 第 3 章電流のはたらき■ 573 がい ないよう きほんてき きようみ ファラデー

8. スーパー理科事典

へんあっき 0 変圧器は交流のみに使用交流は , 短い時間 ないが , 交流は電流の強さや向きが周期的に変化 かんかく 間隔 ( 周期 ) で電流の強さや向きが変化する電流で していることがわかる。 ある。直流の場合でいえば , 短い時間間隔ごとに とくせい 2 〉交流の特性 スイッチを使って , 電流の向きを交互に反対にし じかい ていることに相当しているので , 磁界の強さや向 交流の流れは , 前ページのように強さや向きが きが周期的に変化しているといえる。 周期的に変化しているが , この交流についての特 したがって , 変圧器の一次コイルに交流電流を ちょう 徴を調べてみよう。 扉 . 575 参照 流すと二次コイルにはつねに誘導電流が得られる。 はけい しゅうはすう 0 交流の周波数下の図のように , 交流の波形 変圧器に直流電流を流したときは , 一次コイル げんしよう が山から山まで , つまり電流が最大から減少して ゆう での磁界の変化はなく , そのため二次コイルに誘 0 となり , さらに反対向きに最大の電流となり , どうでんりゆう 導電流は生じない。このように , 変圧器に直流電 再び 0 を通ってもとの最大にもどるまでの時間 T 流を流しても電圧を変えることはできない。 ぎやくすう 1 を交流の周期という。周期の逆数ーアは , 1 秒間 じっこうち 0 交流の実効値直流電流を流したときと , 交 に起こる変化の回 周期 T—→ 流電流を流したときとで , 同じ時間に発生する熱 数を表すので , の 0 量が同じになるように交流電流の強さを決めてお 強↓振幅 れを交流の周波数さ L 、消費電力の平均値をとるひかく くと都合がよい。このように , 直流電流と比較し という。 交流の波形と周期 て決めた交流電流の強さを実効値という。 周波数の単位・・・周波数はヘルツ ( 記号Ⅱ z ) とい ら電圧と電流に用いられる 実効値の大きさ・・・交流電流の強さを下の図のよ う単位で表される。 さいだいちしんぶく うな最大値 ( 振幅 ) で考えると , 交流によって発生 ちが 0 東日本と西日本で違う周波数家庭に送られ する熱量は , それと同じ強さの直流による熱量よ てくる電気は交流で , その周波数は , 下の図のよ り大きくなる。そこで , 発熱量が同じになるよう うに東日本が 50 Ⅱ z , 西日本が 60Hz である。 最大値ー 実効値 振幅 に , 交流の山をな わ 我が国の電灯は , 1 秒間に 50 回 , または 60 回 らして平らにした しゅんかんてきてんめつ 強流 0 も十とーが入れかわり , そのつど瞬間的に点滅し さの↓ あたい ときの値を交流の ている。 強さとし , これを 交流の実効値 実効値とする。 くわ 詳しく計算すると , 実効値は最大値の約 0.707 倍である。例えば , 交流の 100 V とは , 東 石 北 ヵ 実効値 100V , 最大値 141V を意味している。 は約Ⅱ 0 V 一般家庭には , 100 0 家庭ではなぜ交流なのか V の交流電流が送られている。なぜ直流電流に しないのだろうか。それは , 変圧器を使って , 電 ようい 圧を容易に変化させることができるからである。 発電所から一般家庭に電気を送電するとき , 電 そんしつ 線からの発熱のため電気を損失する。ところが , 高い電圧で電流を小さくして送電すると , 発熱に よる電気の損失が小さくてすむため , 発電所から 高電圧で送電し , 変圧器によって一般家庭へ配電 される。 ふたた 刀ル →時間 時間 地域による周波数の違い ) ロ 50 Hz 地域 ロ 60 Hz 地域 ロ 50 ・ 60Hz 地域 北陸電力 、滋井 ) 鳥取 ・ =. 岡山兵庫、 . ・ 茨城 長 岐阜〈 北海道 いつばん 新 / 北海道電力 中国電力島根 福ロ 0 東京電力 千葉 ゞ広島三 東京 神奈川 カ 静岡電 愛知 高香徳大和奈 , ・宮愛知川島阪歌良 四国電力 1 関西電力 ←九州電力 580 ・物理 長 崎 鹿児島 沖縄 沖縄電力

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電流によって物体を 動かせるのたろうか 止モーター ( 電動機 ) のしくみ モーター ( 電動機 ) は電流によって回転する。 の電流によって得られる連続した回転運動のしく み ( モーターのしくみ ) を調べてみよう。モーター には直流用のものと交流用のものがあるが , 、ア、ア し直流モーターという交流モーターという では直流用のモーターをとりあげる。 0 モーターの原理モーターは , 下の図のよう えいきゅうじしやく に , 永久磁石の部分 ( 界磁石 ) , その中で回転する 界磁ともいうい でんきし ことができるコイルの部分 ( 電機子 ) , 電機子とっ せいりゆうし ながっていて電流の出入り口になる部分 ( 整流子 ) , 2 ア かいじしやく そして , 整 流子といつ もふれてい る部分 ( プ ラシ ) によ ってできて いる。 界磁石 整流子 電源 界磁石 電機子 プラシコイル モーター ( 直流用 ) の構造 界磁石の中の電機子に電流を流すと , 磁界中の 電流が受ける力の向きの原理にしたがって , 電機 しくみを , 次の 2 種類の模型で考えよう。 もけい 0 モーターのしくみモーターの回転の 子は界磁石の磁界からカを受けて回転する。 電機子が一巻きコイルのモーター ひとま どうせん 究の磁界の中の導線に電流を流すと , 導線は力を 受けて動くことを学んだ。その力を連続して 得るものにモーターがある。回転運動を起こすモーター のしくみを調べてみよう。 ほうそく ングの左手の法則による。 電機子が電磁石のモーター・・・電機子に電流が流 れると , コイルのつくる磁界の原理によって , 電 し p. 564 参照 機子は一端が N 極 , 他端が S 極の電磁石になる。 このため , 電機子の N 極は界磁石の S 極と引き合 い , 電機子の S 極は界磁石の N 極と引き合う。こ のようにして , 電機子は回転し始める。 0 回転を続けさせるための工夫電機子に流れ る電流の向きが一定であると , 電機子の回転はす ぐにとまってしまう。電機子の回転を続けさせる ためには , 電機子に流れる電流の向きをある一定 の決まりで , 変化させる必要がある。そこで , 次 のような整流子が考え出された。 きんぞくつったて 0 整流子のしくみ・・・整流子は , 金属の筒を縦に 2 わ っ割りにしたような形をしていて , それぞれは電 機子のコイルにつながれ , プラシに接して回転す る。整流子の 2 っ割りの溝の部分にきたときは , 電機子には電流が流れず , 磁界による力を受ける かんせい ことはできないが , 慣性で回転する。この溝の部 は現在の運動を続けること。 p. 598 参照 分を過ぎると , 電機子のそれぞれのコイルに流れ じかい いったん くふう せっ みぞ ぎやく る電流の向きは逆になる。 左の図のようにコイルに電流が流れると , 界磁石による磁界内でコイルは力を受け , 回転し始める。力の受ける向きは , フレミ p. 566 参照、」 上向きの力を受ける 電機子が一巻きコイルのモーター 力を受ける 下向きの 電流は A から人り B から出る。 電流は流れないが 慣性で囘転。 電流は B から人り A から出る。 磁界の向き 十 568 ■物理 電流が力を受ける ことによって回転 する。 電流の向き / → 電機子が 電磁石 十 電磁石の磁極と界磁石の 磁極との作用で回転する。 電機子が電磁石のモーター

10. スーパー理科事典

しんくうほうでん 真空放電はどのように 起こっているのたろう 空放電 にゆうどうぐもせきらんうん 0 空気中を流れる蚫氿 夏空に入道雲 ( 積乱雲 ) 資料 p. 657 参照い が発達し , 遠くより「ゴロゴロ」という雷の音が 聞こえてくる。やがてにわか雨とともに「ピカ なひび らいめい かみなり ッ」と光り , すさまじい雷鳴が鳴り響く。 この雷 誘導コイルによる放電 は , フランクリンにより大気中を流れる電気であ ふどうたいぜっえんたい しようめい 0 火花放電空気は電気の不導体 ( 絶縁体 ) であ ると証明づけられた。い p. 383 参照 ) ら p. 5 引参照 るので , ふつうの状態では電流は流れにくい。そ 雷・・・雷は , 電気を帯びた雲 ( 積乱雲 ) と雲の間 , こで , 上の図のような誘導コイルのとがった針の または雲と地上の物体との間を一時的に強い電流 はな 先を数 cm 離しておき , 2 つの電極の間に非常に が流れる現象である。このように , 空間を電流が ほうでん 高い電圧 ( 直流 ) をかけると , その間に火花が飛ぶ。 流れる現象を放電という。 いっしゅん は気体の中を電流が流れるとき , 気体放電という 火花が飛んで一瞬のうちに放電が起こる場合 , こ 雷が「落ちる」ときは , 雲と地上との間には 1 でんあっ れを火花放電といい , 雷も同じ原理によって生じ 億ポルト ~ 10 数億ボルトの高い電圧となり , 雷雲 ている。 から地上に向かって , 10 数万アンペアの電流が 大気中で , lcm 間の火花放電を起こすには , ごく短い時間に流れる。空気中を流れる電流が , いなずま まさつ 約 1 万ポルトの電圧を必要とする。 空気との摩擦によって , 鋭い音と火花 ( 稲妻 ) を出 0 真空放電 空気中での放電は雷に代表される す。 まめでんきゅう かんでんち が , 真空中での放電はどのような現象が見られる 実験室での放電・・・乾電池に豆電球をつないだと のだろうか。 き , 回路の一部が切れていると電流は流れない。 りようたん 下の図のように , 細長いガラス管の両端に電極 だが , 実験室でも , 空気中に電流を流すことがで を封じこめ , 誘導コイルによって電極間に数千ボ きる。 ひじよう ルトから数万ポルトの電圧をかける。管内の空気 誘導コイルなどを使って 2 つの電極間に非常に を真空ポンプで抜いてうすくしていくと , 放電が 高い電圧をかけると , 空気中を雷のように火花が じようたい 起こる。この放電のようすは , 管内の真空の状態 飛び , 放電するようすが観察できる。い p. 583 参照 ) 管内の真空の状態で , 管内の放電のようすが 裝置 ちが 違ってくる。 どうたい 電流は金属のような導体の中を流れている。 究の 金属以外では , 電気分解で , 液体中を電流が 流れている。では , 空気中や真空中では , 電流はどのよ うにふるまうのだろうか。 きんぞく 電源装置 央花放電 い」 0 はり するど う う 放電管 真空ポンプで 管内の空気を抜く 〈自然の大規模な放電「雷」〉 朝導コイル 〇 真空ポンプ 圧力計 真空放電の実験装置 0 0 0 0 めみなり 第 3 章 電流のはた らき■ 581