フレミングの「左手の法則」と「右手の法則」の違いは?電磁力とは?試験対策と計算問題について解説します。
フレミングの左手の法則
図2にのように、左手の中指を電流Iの向き、人差し指を磁界の向き$(B,H)$に合わせると、親指の方向に電磁力Fが働きます。
(※磁束密度と電流が直角のときに力が発生します)
磁束密度の大きさB[T]、電流の大きさI[A]、直線状導体の長さをl[m]とすると、電磁力Fの大きさは以下のようになります。
$F=IBl$
図1のとき、電磁力が働くのは辺BCと辺DAに対してのみとなります。
(※磁束密度と電流が直角のときに力が発生します)
電磁力Fの大きさは、辺BCと辺DA(辺の長さはlとする)ともに「F=IBl」となります。
よって、正方形ループABCDは図1の点線を中心に右回りに回転することになり、そのモーメントM[N⋅m]は以下のようになります。
$M=2F\frac{h}{2}=IBl^2$
フレミングの右手の法則
右手の親指を導体の運動方向$v[m/s]$，人差し指を磁界（磁束密度）の方向$B[T]$にすると、中指の方向に誘導起電力$e[V]$が発生するという法則です。
磁束密度の大きさ$B[T]$、導体の速度$v[m/s]$、導体の長さ$l[m]$のとき、誘導起電力の大きさ$e[V]$は以下のとおり。
$e=vBl$
【例題1】一様磁界中の導体棒
【電験3種 理論 平成22年度 問題3】
紙面に平行な水平面内において， 0.6 [m] の間隔で張られた 2 本の直線状の平行導線に 10 [Ω] の抵抗が接続されている。この平行導線に垂直に，図に示すように，直線状の導体棒 PQ を渡し，紙面の裏側から表側に向かって磁束密度 $B=6\times 10^{−2}[T]$の一様な磁界をかける。 ここで，導体棒 PQ を磁界と導体棒に共に垂直な矢印の方向に一定の速さ v=4 [m/s] で平行導線上を移動させているときに， 10 [Ω] の抵抗に流れる電流 I [A] の値として，正しいのは次のうちどれか。
ただし，電流の向きは図に示す矢印の向きを正とする。 また，導線及び導体棒 PQ の抵抗，並びに導線と導体棒との接触抵抗は無視できるものとする。
【解答】
- 誘導起電力 e [V] は以下のとおり。
$e=vBl=4 \times (6\times 10^{−2}) \times 0.6=0.144 [V]$
- 10 [Ω] の抵抗に流れる電流 I [A] は以下のとおり。
$I=\frac{V}{R}=\frac{0.144}{10}=0.0144 [A]$
参考動画
- 初心者向け電験三種・理論・26・ローレンツ力・向心力【超簡単に学ぶ！】第三種電気主任技術者
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