モーターは どっち！？ 右ねじ？ 左手？

さっきも右ねじの法則でお世話になった三十路過ぎたものです。

モーターの仕組みを今更ながら勉強していて大変驚くべき事実に突き当たりました！

高校や中学向けのモーターの仕組み解説では左手の法則を使っています。(NHK高校講座物理４もそうでした！)

なのに、

URLのマブチモーターキッズサイトのモーター博士はモーターが回る仕組みは右ねじの法則を使っているじゃないですか！
http://www.mabuchi-motor.co.jp/motorize/

いったいモーターはどっちで動いているんでしょうか！？
混乱して眠れなさそうです

No.5 ベストアンサー 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2009/06/17 08:48

再度、ORUKA1951です。

　マブチモーターのサイトにある「右ネジの法則」は、コイルの右ネジの法則ですね。
　・・・通常電磁気学でいう右ネジの法則は電流と磁界の関係を示す根本原理の方を言いますが、マブチモーターのサイトにある右ネジの法則は、コイルの右ネジの法則ですね。・・・
　この「コイルの右ネジの法則」も、「右ネジの法則」から導かれる「暗記方法」です。その意味では、「フレミングの右手の法則」「フレミングの左手の法則」と同じです。

きちんと説明すると以下のようになります。
1) 電場が変化すると磁界が発生する
　　→電流が流れると周囲に磁界が発生する。
　　便宜上!!、その磁界の向きを電流に対して右ネジの法則で示される
　　向きとする。＝右ネジの法則
　　磁界を磁力線であらわすと、同じ向きの磁力線は反発し、
　逆向きの磁力線は引き合うと説明できる。
　　二本の電線を平行に置き、それらに同じ向きの電流を流すと引き合い、逆向きを流すと反発することが観察できる。

2) これから説明できること
2-1) 固定された磁界中にその磁界の方向と直角に導体をおき電流を流すと
　導体は力を受ける。（フレミングの左手の法則）
2-2) 電線を周回させ(コイルを作り)電流を流すと、そのコイルを貫通する
　磁界が生じる(コイルの右ネジの法則)
2-3) 磁界中で導体を運動させると導体内に電場が発生する。
　電磁誘導(フレミングの右手の法則)

　これらが、ひとつの原理(右ネジの法則)から得られる結果だということがわかるのではないかと・・

　モーターをこれらで説明すると図のようになる。

この回答へのお礼

なんと３度に渡りご説明をいただき、ありがとうございます！！
感動的です！
図解までしていただき、しかもものすごく分かり安いです。
モヤモヤが晴れ渡る感じです。ようやく、スッキリした夜が訪れそうです。

本当にありがとうございました。
このページ保存しておきます。

お礼日時：2009/06/21 22:43

No.4 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2009/06/17 02:13

No.3 ORUKA1951です。

　補足です。
　コイルで作られている一般的なモーターも、一つ一つの線を考えると左手の法則そのまんまです。「コイルだから左手の法則が適用できない」ということはありません。しっかり理解していれば、コイルモーターも説明できます。
　コイルを一重にしたもの図を示しておきます。まず、この図でモーターの原理を右ネジの法則でも、左手の法則でも説明できることを確認してみてください。

No.3 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2009/06/17 01:59

　まず、フレミングの左手の法則、右手の法則は便宜的な暗記方法にしか過ぎないことを理解すること。

それによって動いているわけじゃありません。
　基本は、電荷の移動とそれによって周囲に生じる磁界の方向＝右ネジの法則です。
　図(1)のようにＹ→－Ｙ方向に磁界があるとき、導体内をＸ→－Ｘに電荷が移動する(電流が流れる）と、その電荷の周囲には右回りの磁界が生じます。
・・ここまでＯＫですね。・・
　磁界を磁力線であらわすと、同じ向きの磁力線は反発し、逆向きの磁力線は引き合いますから、結果的に電荷（導体）はＺ方向に力を受ける。これを覚えようとすると左手の法則になりますね。左手を合わせてみて御覧なさい。

　（図２）今度は、導体をＺ軸に平行に置いて、導体をＸ→－Ｘ方向に動かしてみましょう。導体内の電荷は導体とともにＸ→－Ｘ方向に移動しますから、そのときも電荷の周囲に右ネジの法則で磁界が発生しますから、上と同様に、電荷は－Ｚ→Ｚ方向に力を受けて移動します。すなわち導体内を－Ｚ→Ｚ方向に流れる。（右手の法則）

　このように、右手の法則だろうが左手の法則だろうが、コイルだろうが右ネジの法則ひとつで本来説明が済むものです。というか、これは電流と磁界の関係を示す定義そのものなので、その時点で結果は決まっている。

　そのために、一時教科書からは「右手の法則」は無論、「左手の法則」も消えてしまった。私は子供の頃、「左手、モタモタ(モーター)。右手ハツラツ(発電機)」なんて間違えないように覚えたものです。
　しかし、所詮、「右手・・」「左手・・」は、暗記方法に過ぎなくて、きちんと右ネジの法則(定義)で説明できるよう理解すべきです。テストに出たときは「左手の法則の方が早く結論が出る」程度のものです。

No.2 回答者： noname#89072 回答日時： 2009/06/16 21:54

> いったいモーターはどっちで動いているんでしょうか！？

「右ネジの法則」は、
電流が円状に流れている点と力の方向を示していない点が
「左手の法則」と異なります。

両者は反対の事を言ってるワケではありません。が
URL 先のページでは
モーターの場合は電流はコイルに流しているので
「左手の法則」を当てはめようがありません。

もっと単純に、コイルでなく単線をモデルにした説明図もあると思いますが、
これの場合は「左手の法則」がしっくりきます。

この回答へのお礼

ありがとうございます。

説明のしやすさにより、使っている法則が異なるということでしょうか。
きっと電気と磁界の間に働く関係の根本を理解すれば、見えて来るのかなと思います。
頑張ってみます！

お礼日時：2009/06/21 22:33

No.1 回答者： ymmasayan 回答日時： 2009/06/16 21:53

ご安心ください。

両方とも正しいです。
フレミングの法則を出すとキッズには難しいので右ネジの法則を使って
磁石と磁石に働く力で説明しています。
フレミングの左手法則は磁界と電流の間に働く力を扱います。
電線は磁石の形をしていなくて単なる一本の直線状の電線でもいいのです。
つまりフレミングの法則の方がはるかに応用範囲が広いのです。

ＵＲＬの図でも電線の部分部分に働く力をフレミングの法則に当てはめてみれば同じ回転をすることがわかります。
ただ、電線には上向きの力か下向きの力しか働きませんのでちょっと見には回転するように見えにくいかも知れません。

この回答へのお礼

ありがとうございます。

両方とも正しいのですね。
安心しました。眠れそうです。

まだ理屈の理解には至っていませんが、これから、じっくり安心して右ねじと左手について考えて理解しようと思います！

お礼日時：2009/06/21 22:31