電流が磁場から受ける力(フレミング・モーターの原理)
磁場 B の中を流れる電流 I は、両者に直交する向きに力 F を受けます ── F = B I L と「左手の法則」、そしてモーターが回る理由を可視化します。
0.80 T
4.0 A
0.15 m
磁場の向き
磁束密度 B
—
電流 I
—
力 F = B·I·L
—
力の向き
—
① 3直交の関係(左手の法則・奥行き表現)
B 磁場
I 電流
F 力
② コイル(モーター)の回転 ── 整流子で半回転ごとに電流が反転
磁場の中に置いた導線に電流を流すと、導線は力を受けます。この力の大きさは
向きを決めるのがフレミングの左手の法則です。左手の中指=電流 I、人差し指=磁場 B、 親指=力 F が、たがいに直交します(電・磁・力で「電磁力」)。
コイルの上側と下側では電流の向きが逆なので、受ける力も逆 ── この逆向きの力のペア(偶力)がコイルを回します。これがモーターの原理です。
F = B·I·L(B:磁束密度、I:電流、L:磁場中の導線の長さ)。向きを決めるのがフレミングの左手の法則です。左手の中指=電流 I、人差し指=磁場 B、 親指=力 F が、たがいに直交します(電・磁・力で「電磁力」)。
コイルの上側と下側では電流の向きが逆なので、受ける力も逆 ── この逆向きの力のペア(偶力)がコイルを回します。これがモーターの原理です。
いま何が起きている?
ここがポイント
- F = B·I·L ── 力は磁束密度・電流・導線の長さの積に比例する。
- B・I・F は互いに直交 ── 向きは左手の法則(中指I・人差し指B・親指F)で決まる。
- 電流か磁場の向きを反転すると力も反転 ── 両方反転すると力は元の向きに戻る。
- 整流子(ブラシ)が半回転ごとに電流を反転させ、回転を一方向に保つ ── これがモーター。