電磁誘導とは

前回の記事では、「電流が磁場を生じること」と、「電流が磁場から力を受けること」を確認しました。では、逆に、磁場から電流を生じさせることができるでしょうか。

この現象を、電磁誘導（Electromagnetic Induction）といいます。今回はこの電磁誘導の基本的なしくみを説明します。

電磁誘導のしくみ

電磁誘導とは、磁場が変化することでコイルに電流が流れる現象です。
具体的に磁石をコイルに近づける場合を考えます。

✔ 磁場が変化すると、コイルに電流が流れる（電磁誘導）

1．磁束の変化
磁石のN極をコイルに近づけると、コイル内の磁束が増えます（①）。

✔　磁石を近づけると、コイル内の磁束が増える

2．コイルの反応（レンツの法則）
コイルは磁束の変化を嫌う性質を持っており、磁束が増えた場合にはそれを打ち消すため、逆向きの磁場を生じさせようとします（②）。

この結果、コイル側のN局側がN極の向きになり、磁石が反発するように働きます。

✔　コイルは、磁場の変化を打ち消す方向に磁場をつくる（レンツの法則）

3．電流が流れる（誘導電流）
磁場を生じさせるためにコイルに電流（誘導電流）が流れます（③）。

この電流の方向の決定は右ねじの法則に従い、親指を②磁場の方向に向けると、他の四本の指が示す方向に電流が流れます（緑矢印）。

✔　磁場を生じさせるために、コイルに電流（誘導電流）が流れる

コイルに電流が流れるということは、コイル内に電位差が生じているということを意味します。
この磁場の変化によって発生する電位差を、誘導起電力といいます。

例えば先の図で言えば、電流はコイルの上から出て下に入る方向に流れる（緑矢印方向）ため、コイルの上端が＋（高電位）、下端が－（低電位）となり、電池のような状態になっています。

この関係は、ファラデーの電磁誘導の法則によって表されます。

ファラデーの電磁誘導の法則　　
　ε＝ーＮ・ΔΦ/Δｔ

ε：誘導起電力[V]
Ｎ：コイルの巻数
ΔΦ/Δｔ：磁束の時間変化率

ここで、Δ（変化率）が出てくることからも分かるように、磁石が静止している場合にはコイルの磁束に変化がなく、電流は流れません。

磁石が動いている間だけ、つまり、磁場の変化が生じるときのみ電流が流れるのが、電磁誘導の特徴です。

✔　磁場の変化が生じるときのみ、電流が流れる

今度は、Ｎ極をコイルから遠ざける場合を考えます。

1．磁束の変化
磁石をＮ極から遠ざけると、コイル内の下向きの磁束が減少します。

2．コイルの反応（レンツの法則）
コイルはこの変化（磁束の減少）を打ち消そうと、今度はＮ極からの磁束を増やす方向に磁場を生じさせます（この図であれば下向き）。

今回は、コイル側のN局側がS極の向きになり、磁石を引き寄せるように働きます。

3．電流が流れる（誘導電流）
電場の変化を補うため、コイル内の電流の向きも逆転します。

✔　磁場の変化の方向によって、誘導電流の向きも変わる。