SonofSamlawのブログ

うひょひょ

ファラディー 電磁誘導 厳密な考え方

 ファラデーの法則で、閉回路を貫く磁束の変化が誘導起電力を生じる、とありますが、この起電力というのはどこに生じているのでしょうか?そもそも、起電力を生じる、とはどういうことでしょうか?

まず、どこかで開いていなければいけません。

1ターンコイルで切れている場合、端子がある場合を考え、周回積分C1,C2をかんがえます。C1導体内部、C2外部とします。また、2つの積分路、青赤を考えます。
φによる誘導電界による分は、青C1C2でdφ/dtです。

導体内には、誘導電界を=0にするための電荷分布が生じます。ここが肝心です。

周回積分は、誘導電界と電荷分布による2つについて行われます。青と赤です。

この電荷による分は積分路赤で、=0です。電荷による電界の場合、周回積分は=0になることが証明されています。誘導電界による分はdφ/dtです。つまり、合成での周回積分値はdφ/dtです。
導体内で電界=0だから、C1の青赤積分路での合成積分は=0です。
ということは、C2の青赤積分路の合成積分はdφ/dtです。

つまり、導体外でのaとb間の任意の経路の線積分、つまり電圧Vは、

  V=dφ/dt

となるということです。電圧座標と電流座標を慣習で規定すれば、

  V=ーdφ/dt

となります。