第７回：電流と磁場（３） ・磁性体と磁束 ・電磁誘導 ・電磁波 今日の目標 １．磁性体の性質を説明し、磁束密度と磁場の違いを説明できる。 ２．電磁誘導を説明できる。 ３．誘導起電力を説明できる。 ４．自己誘導を説明できる。 ５．相互誘導を説明できる。 ６．電磁波を様々な現象から説明できる。 ７．旋光性について説明できる。 磁性体と磁束 磁性体 ：磁気双極子の集まり ソレノイドコイル 強 磁 性 体 の 芯 磁束密度 ：小 B0=μ0H 真空の透磁率 0 磁化：磁気双極子モーメントの和 磁束密度 ：大 磁 化 磁区 B=μH 磁性体の透磁率 ：比透磁率 強磁性体 ・鉄 ・ニッケル ・コバルト 電磁誘導 誘導電流 誘導起電力 磁束の変化 電磁誘導 誘導起電力（電圧）V V t コイルを流れる電流は 磁束の変化を妨げる ように流れる 誘導起電力 z B Vemf y e F x v F ++++ ++ B b a dφ a' l c I v d B ------E -e v d' dt 導体内の電場による力 ＝ローレンツ力 eE=evB 誘導起電力 Vemf=vBl dx dφ vBl=Bl dt = dt dφ Vemf=－ dt 発電機の原理 Vemf ソレノイドコイル：巻き数N dφ Vemf=－N dt 自己誘導 コイル 磁束： Ψ ∝ I Ψ=LI Vemf I dΨ Vemf = － dt 自己誘導 I = -L dI dt （自己）インダクタンス [H（ヘンリー）] [Wb/A] 自己誘導のエネルギー dI VL L dt 0[V] dI V L RI dt t dI 1 2 2 0 VIdt 0 RI dt 0 L dt Idt 0 RI dt 2 LI t t 2 電池が供給したエネルギー t ジュール熱 磁場のエネルギー 相互誘導 φ2 2 I1 dI1 V2 M 21 dt 相互インダクタンス 交流電源の変圧器 V1=－N1 V2=－N2 dφ dt dφ dt V1 V = 2 N1 N2 電磁波 平 行 板 コ ン デ ン サ ー dE 電束電流∝ dt 電磁波の伝播 電磁波が進むの向き 横波 電場の振動面 電場の向き 電場と磁場の振動面波直角 磁場の振動面 光速 磁場の向き c 1 0 0 299792458[m / s] μ0：真空の透磁率 =4π×10-7[Wb2･N-1･m-2] ε0：真空の誘電率 =1/(μ0c2)=8.85418781×10-12[Wb2･N-1･m-2] 旋光性 異方性結晶 旋光 直線偏光 偏光面 観 レ 検 測 ン 光 者 ズ 子 旋光性物質 （光学活性） 試 料 管 100mm 半 偏 影 光 板 子 旋光角θ レ 光 ン ズ 源 ナ ト リ ウ ム Ｄ 線 いろいろな電磁波 演習 １．4枚目のスライド左下の図のように、コの字型の導線に導体棒 をのせて長方形abcdを作り、長方形と垂直な向きに一定な磁束 密度の大きさB[T]の一様な磁場をかける。この導体棒を磁場と 辺AD(=l[m])に垂直な向きに一定な速さv[m/s]で動かす。 ただし、回路全体の抵抗はR[Ω]とする。 （１）長方形abcdの回路に流れる誘導電流の向きと大きさを示せ。 （２）導体棒を一定の速さで動かし続けるのに必要な仕事率を求めよ。 ２．垂直断面の半径r[m]、長さl[m]、巻き数Nの一様はソレノイドコイル がある。Lはrより十分に大きい値を取り、磁性体の芯などは入れて いないとして、このソレノイドコイルの自己インダクタンスを求めよ。 ただし、透磁率はμ0とする。 今日の用語 磁性体、比透磁率、磁化、磁区、強磁性体、ソレノイドコイル、 電磁誘導、誘導電流、誘導起電力、自己誘導、磁場のエネルギー 自己インダクタンス、H（ヘンリー）、自己誘導、相互インダクタンス、 相互誘導、変圧器、電束電流、電磁波、光速、旋光性、偏光 戻り 和田義親 [email protected] 講義のページへ戻る 和田のホームへ戻る 明薬のホームへ戻る
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