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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。

A 回答 (5件)

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。
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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

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?。
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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。
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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

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。
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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

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。
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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

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>>「携帯中継局周辺の健康障害対策に使用~波長以下の金網による電磁波遮蔽効果を実感できました」とありますが、金属を使えば可能なのでしょうか?

これは可能でしょう。測定器でも電磁波が弱くなるのを計測できると思います。

>>高圧線付近の電磁波を打ち消す方法又は中和する方法があるかどうかです。
また、あるとすれば具体的な方法を教えて下さい。

ノイズキャンセル・ヘッドフォンのような原理で、高圧線の発生する電磁波の逆サイクルで電磁波を発生させれば、理論的には、打ち消す・中和することも可能でしょうね。
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>>高圧線付近で発せられる電磁波を、音波で中和(打消し?)する事は出来ますか?

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>>高圧線付近の電磁波を打ち消す方法又は中和する方法があるかどうかです。
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Q電荷は渦?

光は、干渉・回折という、波と共通する性質を持つことにより、波であると考えられている。
渦は、以下に示すように「放射状と同心円状のベクトル場」「(転向力による)回転方向の偏り」「(転向力の作用による)運動に伴う、同心円状のベクトル場の増大」という、電荷と共通する性質を持っている。電荷は渦?


図1 電荷を中心に、電場は放射状、磁場は同心円状になる。

図2 海上の暖気の上昇によって生じた低気圧に、反時計回りに吹き込んだ風が、上空で時計回りに吹き出すのが台風(の本体)で、上空の冷気の下降によって生じた低気圧に、反時計回り(南半球では時計回り)に吹き込んだ風が、地(海)上で時計回り(南半球では反時計回り)に吹き出すのが竜巻(の本体)である。

図3 渦は、吸い込み(吹き込み)・吹き出しという放射状のベクトル場と、回転という同心円状のベクトル場で構成されている。渦を構成する、吸い込みと吹き出しは電場に、回転は磁場に対応している。
吸い込みは吸い込む反作用で大きくなり、吹き出しは吹き出す反作用で小さくなる。渦が漏斗状なのはこういう理由による。
 
図4 コバルト60のベータ崩壊で、電子が、原子核のS極から出てくるのは、電子に、S極を後ろにして進む、左ねじ運動する性質があるからではないだろうか。この「(転向力による)回転方向の偏り」は台風と共通するものである。

図5 渦の「(転向力の作用による)運動に伴う回転の増大」という性質は、電荷の「運動に伴う磁場の増大」と共通する。

光は、干渉・回折という、波と共通する性質を持つことにより、波であると考えられている。
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図1 電荷を中心に、電場は放射状、磁場は同心円状になる。

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Aベストアンサー

わたしも、puyo3155さんと同じ意見です。
バカを相手にした私がバカでした。
さようなら。

Qこの計算が分かりません。 先生や家族に聞いても わかりませんでした… 次の◽に当てはまる数を書きなさ

この計算が分かりません。
先生や家族に聞いても
わかりませんでした…
  
次の◽に当てはまる数を書きなさい 

25²=5◽(←↓累乗の四角

(3x)◽×(2y)◽÷6xy=
9x◽y

すごく見にくいと思うのですが、この問題が解けなくて
困ってます

説明お願いします❢

Aベストアンサー

25²=(5²)²
高校生なら指数法則により
(5²)²=5⁴ 従って□=4
中心学生なら
(5²)²=(5x5)²=(5x5)x(5x5)=5⁴
□=4

(3x)◽×(2y)◽÷6xy=
9x◽yは、右辺の係数が9だから左辺も係数が9となるように□を設定する
そのためには
3³x2¹÷6=9と、しなければならない
つまり(3x)³x(2y)¹÷6xy=9x²y としなければいけないが
だが、そうなると左辺は9x²でyが消えてしまう
つまり、この問題に答えはない
もしくは、出題ミス

Q放物線障壁のトンネル効果

http://www.nucl.phys.tohoku.ac.jp/~hagino/tunnel.pdf#search=%27%E6%94%BE%E7%89%A9%E7%B7%9A%E9%9A%9C%E5%A3%81+%60%E5%8E%9F%E5%AD%90%E6%A0%B8%27

P3に説明がありますが更に詳しい資料や本はないでしょうか?

Aベストアンサー

失礼だが
貴方も日本の教育から解き放たられていないようです。
物理理論が正しいかどうかは自然現象を説明出来るかどうかです。
それは実験で確かめられます。実験結果と一致して初めて日の目を見る訳です。
合わない場合は理論式を変化させて合うようにします。
だから、
>でも、今のところ未だクーロン障壁の曲率の意味が、何だか? よく解らない。
のような疑問が残るのです。
A.アインシュタインの相対性理論は未だに、机上の空論です。人工衛星の原子時計と地上の同じ原子時計
に時間差があるとか、重力波を観測したとか、光より早く
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Q物理基礎の後ろの方に太陽光発電の太陽光の発電効率は11パーセントっていう問題があったのですが、もっと

物理基礎の後ろの方に太陽光発電の太陽光の発電効率は11パーセントっていう問題があったのですが、もっと高く出来ないのでしょうか?

例えばパネルの電子回路のすぐ後ろに水を流して熱を取り出し、その熱で発電とか、パネルを放射状並べてパネルを反射した光を1箇所に集めそこでまた熱を発生させ、それを発電とか

こういうのは実施されてないのでしょうか?無知な質問ですいません

Aベストアンサー

水を流すとなると循環装置が必要になります。
定期的に水やパイプ、フィルターも交換しなければならないですし、
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もちろん人件費も跳ね上がります。
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したがってやろうとするとまたしても膨大な設備投資その他が生じます。

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しかし商業用発電に足るほどの電力はまかなえず、たとえば反射炉と言って高温にして物を溶かしたりする、そういう工業用の用途に用いられています。

何事にも収益と損失のバランスに基づくコストの見通しの上に経済活動が行われているのであり、
やりたくないからやらないわけではないのです。

発電効率の問題は、現在の素子のそれを大きく上回る新たな素材の発展を待たなければならないでしょう。

Q重力レンズの計算は一般相対論が必要なのか

「コズミック フロント☆NEXT▽アインシュタインの知られざる予言 重力レンズ」を見ました。
その番組の中で、ワイングラスの底で、重力レンズの効果を再現できると説明されていました。
すると、わざわざ一般相対論の難解な計算をしなくても、例えば、空気から水中に入る光の屈折の計算の応用で、重力レンズは説明出来るのでは?と思いました。
多分、有名なエディントンの日食の観測が、一般相対論の正しさを証明したはずなので、唯の光の屈折の計算では求められないとは感じるのですが、如何でしょうか?

http://www4.nhk.or.jp/cosmic/x/2019-03-21/10/24642/2120234/

追伸
アインシュタイン先生は、重力レンズの論文の発表にあまり載る気がないにも関わらず、「しばらく前に、R. W. Mandlが訪ねてきて、ちょっとした計算結果を出版して欲しいと私に依頼した。このノート(論文のこと)は彼の希望に応じたものである。」と書きながらも投稿したところが寛大でいい人ですね。
https://ja.wikipedia.org/wiki/重力レンズ

「コズミック フロント☆NEXT▽アインシュタインの知られざる予言 重力レンズ」を見ました。
その番組の中で、ワイングラスの底で、重力レンズの効果を再現できると説明されていました。
すると、わざわざ一般相対論の難解な計算をしなくても、例えば、空気から水中に入る光の屈折の計算の応用で、重力レンズは説明出来るのでは?と思いました。
多分、有名なエディントンの日食の観測が、一般相対論の正しさを証明したはずなので、唯の光の屈折の計算では求められないとは感じるのですが、如何でしょうか?

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今録画したやつをちょろっと見た限りでは「定性的な説明」しかしていないと思う. つまり「こんな感じになる」といっているだけで, 数量的な説明はまったくされていない.

あとよけいなことをいうとニュートン力学や特殊相対性理論でも「光が重力で曲がる」という考え方はできるし, 一般相対性理論では「光は直進する」としかいわない.

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お猿質問で申し訳ありません。
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Aベストアンサー

…コストがかかる要素が問題で。

 中波(AM)放送と超短波(FM)放送で一番コストが違うのが「アンテナ」なんですよ。中波だと波長が200~600mくらいあるのでアンテナの高さもその1/4程になります(正直に作ると大きすぎるので小細工して少し小さくなるようにはしています)。超短波だと波長は4m程で済むのでコンパクトに収めるなら携帯電話の基地局+αくらい(20mくらいの鉄塔に高さ数mのアンテナ、物置くらいの収容施設)で済みます。中波帯で放送を続けるなら変調方式を変えてもコストがほとんど下がりません。

 変調方式を変える事自体の技術的制約としては、帯域幅がFM放送で200kHzに対しAM放送15kHzなので、収容できる局数が大幅に減ってしまいます。もちろんFMでも通信用に使われている狭帯域のものならAM放送同等に収まりますが、音質も同等以下で受信回路も別にしなければならないのであまり意味がないかもしれません。ノイズ対策については、FMの方がAMより本質的にノイズに強いので特には必要ない筈です。

 人里離れた山の中なんかに行くと超短波のFM放送が入らなくなるので、全部移行されても困るんですけどねぇ…。携帯電話のエリア並みに中継局を置いたらコスト下がらないし。

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