高校物理、電磁誘導についてです。 混乱してます。 高校範囲の電磁気学(古典電磁気学ですかね？相対論や

高校物理、電磁誘導についてです。
混乱してます。

高校範囲の電磁気学(古典電磁気学ですかね？相対論やその他諸々の難しいことは考慮しないものとして考えていただきたいです。)において、電磁誘導現象は①ファラデーの電磁誘導の法則と②ローレンツ力によって説明されると思います。

肝心な疑問点が説明しにくいので具体例で説明します。

例えば一様な磁場中を運動する導体棒に生じる誘導起電力は①と②の両方から説明されます。

ですが、例えば静止した一巻きのコイルを貫く磁場を時間変化させたときにコイルに生じる誘導起電力は①によれば生じるが、②によれば電荷が動いてないので生じないという結論になります。
これは実験結果から、①から得られた結果の方が正しいということになると思います。
また、これの逆の例(①、②から得られる結論が異なり、②から得られたものの方が正しい)もあると思います。

これはつまり①と②は現象によって使い分けないといけない(適応範囲がある)ということになると思いますが、これについて教科書や参考書等で触れられておらず困っています。

どなたか教えていただけるとありがたいです。

No.5 ベストアンサー 回答者： endlessriver 回答日時： 2019/02/16 21:18

1.

整理します。電磁誘導の要因は

①　磁界の（純粋な）時間変化　②　閉回路の運動　・・・・()

の2つがあり、レンツの法則
　　 e=-dΦ/dt ・・・・③
は、これらをすべて含んでいます。この法則は始め磁界の時間変化だけに対するものだった
と思いますが、現在は上の通りです。

つまり、ある電磁誘導の要因は、①②の2つですが、③では使い分ける必要は無い便利な法則
なのです。ある電磁誘導の要因は①②のどれかなぁ（2つ含む場合もある）、という感じです。

2.
残念ながら電磁誘導を丁寧に解説した書籍はありません。それどころか「レンツの法則を証明
する」「電磁誘導はすべての場合に成り立つ法則ではない」などという大学教授達がいて、ほ
とんど正確な理解がなされていないと疑っています。

前者は話にならないのですが、後者はファインマンの誤りを鵜呑みにして拡大解釈したと思わ
れます（この誤解は結構広まっている）。ファラデーの単極誘導のように、運動する導体が広
がりをもつ場合、回路をどう取るかが分析できていないことが原因です。

3.
最後になんですが、実は電磁誘導の要因はもう一つあります。それは
④　磁界（の源）の運動により発生する誘導電界
です。

このように、電磁誘導を深く考えると難しい局面に至ります。たとえば、「起電力とは何か」
ということも、定義や充分な説明はまず見かけません。今はあまり深く考えず結果を受け入れ
る方がよいです。

この回答へのお礼

頭の中でスッキリ整理できました！
大学に入ってからもっと深く学びたいと思います。
本当にありがとうございました。

お礼日時：2019/02/16 22:05

No.4 回答者： fxq11011 回答日時： 2019/02/16 18:35

補足

先の回答者の言葉を借りれば。
内容を分析して、これが、こんな状況、それは、そうなるだろう、あれは、そのまま・・・
この状況で、誘導気電力の話、なのか、磁場中を運動する荷電粒子に働く力の話、なのか判断できる必要があります。
そのためには。
ファラデーの電磁誘導の法則→誘導気電力の話、日本語でこんな言い換えできるような理解できているか？。
ローレンツ力→磁場中を運動する荷電粒子に働く力の話、日本語で同級生にこんな説明できるか？。

No.3 回答者： puyo3155 回答日時： 2019/02/16 18:33

疑問がよくわからないけど、マクスウェル方程式など、根本理論を、事象に応じて使いやすくしたのが、公式ですね。

逆に、事象から、法則が出来ていたものを法則と呼んでいたが、あとで根本理論から導出できるようになったこともある。

いずれにせよ、公式を、それを前提とする事象によって使い分けるのは、当然の話ですね。

この回答へのお礼

回答していただきありがとうございました。

お礼日時：2019/02/16 22:13

No.2 回答者： fxq11011 回答日時： 2019/02/16 18:27

そこまで説明する必要がないだけです。

コピペ丸投げ知識を貯めてるだけだからです。
十分理解すれば。
＞現象によって使い分けないといけない
こんな考え方しません、①、②の結果だけの丸暗記しかしていないから、どちらを適用すべきかが先になるだけです。
なぜ①②の結果になるのかを十分理解していれば、この現象はこういう状況だから・・・から必然の結果としていずれかを適用することになります。
コピペ丸投げ知識には「この現象はこういう状況だから・」の部分が含まれていません。
逆は必ずしも新ならず、でもないですが、結果だけ知っていても、逆にたどってすべて解明できるわけではありません。
一つの現象を観察するにあたり、内容を分析して、これが、こんな状況、それは、そうなるだろう、あれは、そのまま・・・。
これらが①②の結果を導く前段階での、どちらと一致するか？、それで判断します、考え方が逆です。

この回答へのお礼

回答していただきありがとうございました。

お礼日時：2019/02/16 22:12

No.1 回答者： lv4u 回答日時： 2019/02/16 17:33

①は、誘導気電力の話ですよね？つまりは、○ボルトが発生したとかいう話。

②は、磁場中を運動する荷電粒子に働く力の話ですね。つまりは、○Kgの力が作用するとかいう話。
ごちゃごちゃになっていませんか？

なお、現代の電磁気学は、根本のところで認識に誤りがあると思っています。
ですので、誤った土台の上に構築した電磁気学を教科書で学ぶ学生さんは、混乱するのが当然だなあと思うこのごろです。

この回答へのお礼

回答していただきありがとうございました。

お礼日時：2019/02/16 22:12