平行導体レール上を移動する導体磁石の電磁誘導について

導体磁石が回転するときの単極誘導の説明として導体棒の回転を使っているものがある。ふと疑問が生じ、面白いと思ったので、問題を単純化してみた。

図のように、平行導体レール上を移動する導体磁石(磁界の向きは紙面に垂直)があるとき、電磁誘導によって、起電力は発生するだろうか? ファラデーの法則と、ローレンツ力を使って説明して下さい。

理論的に単純化した話なので、端効果とか磁界の不均一などは考えません。

No.2 回答者： d9win 回答日時： 2024/10/18 14:21

先の回答では磁界の向きを間違えてましたので訂正します。

磁石内の磁界はS極からN極に進むので、紹介した実験では磁界は紙面の裏から表に進み、質問にある図と逆でした。紹介した実験で磁石のN/S極を逆転させて質問の図と同じ磁界方向にすれば、銅板は逆の左方向に移動するでしょう。これを右方向に動かした場合の起電力の方向は、質問にある図と同じ極性になるでしょう。

No.1 回答者： d9win 回答日時： 2024/10/18 10:32

<

http://sysplan.nams.kyushu-u.ac.jp/gen/hobby/ele … > “ファラディの単極誘導/単極モーターの実験”に、ちょうど逆の場合の実験結果が記載されてます。すなわち、上下のレールにボールベアリングを並べて、その上に2ヶのネオジム磁石でサンドイッチした銅板を載せます。N極が上である(すなわち、磁界が紙面の上から下に向かう)場合に、下レールを+上レールを-電源に接続すると、銅板は右方向に進むとのことです。私にはこのような移動が起こる原因は解りませんが、ローレンツ力では説明できないように思います。また、ファラディの法則を適用するにはどこの領域の磁束の変化を対象にすればよいのか不明です。
ただ、今回の問題のように銅板を右に動かして起電力を見る際には、レンツの法則に則って運動を妨げる傾向の現象が生じるでしょうから、質問にある図と逆極性の上方から下方に向かう起電力が生じると考えます。

この回答へのお礼

興味深い事例ですが、問題とは直接関係ないので。

ただ
>ローレンツ力では説明できないように思います<
●電磁気学における力はローレンツ力以外無い(磁荷の議論は省く)。だから「ファラディの法則を適用する」以前にローレンツ力を考えるべきでは?

紹介のサイトはゴテゴテして今は読む気にならない(興味深いのに残念)。

お礼日時：2024/10/18 20:59