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うひょひょ

電磁気学 均一な磁場の動きによる誘起電圧

ライター:mpcsp079さん(最終更新日時:2016/6/4)投稿日:2016/6/2

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電磁気学 均一な磁場の動きによる誘起電圧 

 

 

 磁場中の電流にはローレンツ力が発生する。しかし静止導体が「動く均一磁場」をうけたらどうなるか?この回答は相対論のローレンツ変換で磁場が電場に変換されることで説明ができるが、

http://note.chiebukuro.yahoo.co.jp/detail/n385367

相対論をつかわなくても説明できる。

  

           図1

 

  おもしろいこと考えました。と言っても、これは若いころから考えていたことですが、この機会にまとめてみましょう。
   図1でです。言ってみれば同期発電機です。コイルが固定で、界磁が回転します。それがBでvでx方向に走ります。
    B=f(vt-x)----------(1)
とします。これから、電磁気学に従い誘導起電力を計算します。コイル長さはLとします。コイル鎖交磁束Φは、
    Φ=∫(x1、x2)L*f(vt-x)dx----(2)
誘導起電力Eは、
    E=-dΦ/dt
     =ー∫(x1、x2)L*(df(vt-x)/dt)dx-(3)ここで、
ここで、 

    df/dx=-f’
    df/dt=vf’=ーvdf/dx
から、
    E=L*v*f(vt-x):(x=x1、x2)
     =L*v(f(vt-x2)-f(vt-x1))

 

★ここでx2-->∞とし、そこでB=0とすれば、
   E=ーL*v*f(vt-x1)<-------(4)
  この(4)式はfが変化しなくても、たとえば、
f=x1の近辺で一定(B0)で無限遠のx2では=0
としたとき、
   E=-L*v*B0
となり、均一な磁場B0が動くことで、ローレンツ力が生じていることを示しています。
  まさに、導線は静止で、均一の磁場が動くことで、誘導起電力が発生していることを示しています。