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最新図解 電気の基本と仕組みがよくわかる本

読んだ本の感想。

監修者:福田務。2011年10月11日発行。



〇磁気
電気は原子を構成する陽子や電子の電荷であり、磁気も原子の仕組みによって発生する。原子は中心に原子核があり、その周囲を電子が回っている。電子の自転(スピン)が磁力を生み出す。
電子の回転軸の両端がS極とN極になる。通常は逆向きのスピンをする電子がペアになって磁力を打ち消すが、ペアにならない電子がある場合、磁石としての性質を持つ。

電子という素粒子レベルでS極とN極が存在するため、磁石をどれだけ分割しても必ずS極とN極を持つ。

〇電磁石
磁界(磁力の及ぶ範囲)は磁石のみが作るのでなく、電気でも磁力を作り出す事が出来る。導線に電流を流すと、導線を取り巻くように同心円状の磁界が発生する。磁界の向きは電流の向きに対して右回りになる。

磁石等の別の磁界の中で電磁力を発生させると、双方の磁界が影響し合って物体を動かす力が発生する。

「フレミングの左手の法則」では、親指(電磁力の方向)、人差し指(磁界の方向)、中指(電流の方向)が直角に交わるように伸ばす事で、磁界が上から下に向かう状況で、電流が奥から手前に流れると、導線の左側では磁力線の方向が揃うために磁界が強くなり、導線の右側では磁力線が打ち消し合って弱くなり、導線が磁界が弱くなった右側に動く事が示されている。

〇電磁誘導
磁界と電流の組合せで物体を動かす力が発生するが、組み合わせを変えて磁界と力によって電流を発生させる事が出来る。

例えば、U字磁石の磁界の中で、導線を動かすと、導線を押し戻そうとする磁力線を発生させる電流が流れる。「フレミングの右手の法則」では、親指(導線を動かす方向)、人差し指(磁界の方向)、中指(電流の方向)が直角に交わるように伸ばす事で、この現象を示している。

導線を右に動かす中で、上から下への磁界があると、導線を押し戻すべく、右側では上から下への磁界を打ち消すように上向きの磁力が、左側では磁界を強めるように下向きの磁界が発生し(磁界が弱い右側へ押し戻す力)、そうした磁界を生み出すべく手前への電流が発生する。

⇒電流は磁力線の変化を打ち消す方向に流れる

電流が磁力線の変化を打ち消すように流れるため、磁石の中で導線を回転させる事で発電しようとすると、電流の方向が切り替わる交流の電流となり、直流に変えるには器具(整流子等)を用いる。

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