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図１のように、コイル１と２を共通の鉄心に通し、コイル１には抵抗
ｒ と、
ご質問： keiichiroさん（2003/1/6） |
（1）
交流電流のように電流の向きと強さが定期的に入れ替わる場合でも、
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コイル１がつくる磁界の向き…電源の電流の向きで決まる コイル１がつくる磁界の大きさ…電源の電流の大きさで決まる |
ということだけ、まず考えましょう。まだコイル２のことを考える必要はありません。
図２をもうちょっと詳しく見ていきます。
電流の大きさは絶対値で考えます。（「負」の向きなら下にいくほど電流は大きくなります）
【図２補足】
今度はコイル１に電流が流れた場合、どんな磁界ができるか考えてみます。関連ページ
「左向きの磁界がふえている」＝「負の向きの電流が大きくなっている」ということなので、
ひとつ上の【図２補足】で 電流は「負」の向き 大きくなっていく という部分をさがすと、
ｂ〜ｃ、または ｆ 以降ということになります。時間帯の始めと終わりの記号があるのはｂ〜ｃです。
（2）
今度はコイル２も関係してきます。コイル２にはどの向きに電流が流れたか、という問題ですね。
コイル１に電流を流すと、コイル１は磁界をつくります。
この磁界は鉄心によってコイル２の中にも生じています。
コイル２は磁界の変化にさからうように磁界を新たにつくろうとし、誘導電流がコイル２に発生します。
これが電磁誘導という現象でしたね。関連ページ
ａ〜ｂの時間にコイル１がつくった磁界にどんな変化があったか考えてみれば、
コイル２がどちらに電流を流したいと思ったか、わかります。
上の【図２補足】で、ａ〜ｂの時間帯には電流は正の向きで小さくなっていきますね。
コイル１は右向きに磁界をつくっていますが、磁界そのものは小さくなっていきます。
右がＮ極の棒磁石を離していくときと同じ状況ですね。
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コイル２は小さくなっていく磁界をもとにもどそうと、 コイル２に「イ→ア」の向きに誘導電流が流れるので、 （＋端子は電流が流れ込む端子です）関連ページ |
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（3）
電源の電流の変化→コイル１がつくる磁界の変化→コイル２がつくろうとする磁界→誘導電流
という感じで考えていきましょう。
この場合、コイル２の誘導電流の大小は、「磁界の変化の割合」で決まります。
誘導電流は磁界が変わったときだけ瞬間的に生じるもので、磁界が安定するともう電磁誘導は起きません。
この問題の場合、常にコイル１の磁界は向きが変わったり大きさが変化していますが、図２のグラフより、
コイル１の各時間帯での磁界の変化の割合は一定です。（グラフが直線的）
このことより、そのときコイル２に生じる誘導電流の大きさも一定である、といえます。
コイル１の磁界の変化にさからうように一定の大きさの誘導電流が発生する、ということですね。
以下にまとめました。時間帯ごとに確認していってください。
| 時間帯 | 電流の変化 | コイル１の磁界 | コイル２の磁界 | 誘導電流 |
|---|---|---|---|---|
| 原点〜ａ | 正の向き・強くなる | 右向き・強くなる | 左向き | 正の向き（ア→イ） |
| ａ〜ｂ | 正の向き・弱くなる | 右向き・弱くなる | 右向き | 負の向き（イ→ア） |
| ｂ〜ｃ | 負の向き・強くなる | 左向き・強くなる | 右向き | 負の向き（イ→ア） |
| ｃ〜ｄ | 負の向き・弱くなる | 左向き・弱くなる | 左向き | 正の向き（ア→イ） |
| ｄ〜ｅ | 正の向き・強くなる | 右向き・強くなる | 左向き | 正の向き（ア→イ） |
| ｅ〜ｆ | 正の向き・弱くなる | 右向き・弱くなる | 右向き | 負の向き（イ→ア） |
| ｆ〜 | 負の向き・強くなる | 左向き・強くなる | 右向き | 負の向き（イ→ア） |
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よって、誘導電流が 正→負・負→正・正→負・負 と変わっていくグラフを探すと、「カ」のグラフですね。 |
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答え
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（１）ｂ〜ｃ |
