誘起電圧とは?中学生にもわかるやさしい解説と身近な例共起語・同意語・対義語も併せて解説!

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誘起電圧とは?中学生にもわかるやさしい解説と身近な例共起語・同意語・対義語も併せて解説!
この記事を書いた人

高岡智則

年齢:33歳 性別:男性 職業:Webディレクター(兼ライティング・SNS運用担当) 居住地:東京都杉並区・永福町の1LDKマンション 出身地:神奈川県川崎市 身長:176cm 体系:細身〜普通(最近ちょっとお腹が気になる) 血液型:A型 誕生日:1992年11月20日 最終学歴:明治大学・情報コミュニケーション学部卒 通勤:京王井の頭線で渋谷まで(通勤20分) 家族構成:一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹 恋愛事情:独身。彼女は2年いない(本人は「忙しいだけ」と言い張る)


誘起電圧とは何か

誘起電圧とは、磁束の変化によって回路に現れる電圧のことを指します。磁石と導線を使って、何気なく見かける現象ですが、これを説明するのが電磁誘導という考え方です。

この現象を理解するには、まず「磁束」という言葉を押さえることが大切です。磁束とは、磁場があるくらいの広さを表す量で、磁石の周りには常に磁場があります。磁束が変化する時、導線には回路を流れる電気が生じます。これが誘起電圧の正体です。

ファラデーの法則とレンツの法則

基本的な考えを整理するには、電磁誘導の二つの大切な法則を覚えましょう。

まず、ファラデーの法則は「磁束の変化誘起電圧を生む」ということを教えてくれます。つまり、磁束の変化が大きいほど、回路には大きな電圧が生まれやすいのです。

次に、レンツの法則です。これは「誘起される電圧の向きが、変化を防ぐ方向になる」という性質を示します。たとえば磁束が増えようとすると、誘起電圧はその増加を抑えようとする向きに働く、ということです。これら二つの法則は、自然界のエネルギーの動きを説明する基本ルールとしてとても重要です。

身近な例と応用

誘起電圧が現れる身近な例には、発電機や変圧器、スピーカーの一部などがあります。

説明
発電機 磁石と導線を回転させることで磁束が変化し、誘起電圧が生まれます。電気はここから取り出され、私たちの家で使われる電力になります
変圧器 交流の磁束を用いて、コイルの巻き数の違いで電圧を変換します。家庭内の電圧を安全なレベルに調整する役割を果たします。
スピーカーの一部 音を電気信号に変える仕組みの中で、磁束の変化が電圧の変化として現れ、声や音を作り出します。

実験で確かめてみよう

紙と磁石を使った簡単な実験でも、磁石を導線の近くで動かすと導線には電圧が発生することを確かめられます。導線の両端に小さなライトをつけてみると、磁石を動かす速さが速いほどライトが明るくなるのを観察できます。

コイルの巻き数と電圧の関係

同じ磁場の変化でも、コイルの巻き数が多いほど、誘起電圧が大きくなる傾向があります。これは、巻き数が多いほど磁束が導線を通過する回数が増えるためです。

まとめ

総じて、誘起電圧は、磁束の変化を「電気に変える」現象です。ファラデーの法則レンツの法則を知っておくと、発電機や変圧器、スピーカーなど、私たちの周りの機器がどう動いているのかが理解しやすくなります。


誘起電圧の同意語

誘導起電力
磁束の変化によって導体に発生する起電力。ファラデーの電磁誘導の法則に基づく現象で、発電機やトランスなどで見られる基本的な要素です。
誘導起電圧
磁場の変化により導体に生じる電圧のこと。誘導現象により発生する電圧を指し、日常的には起電力とほぼ同義で使われます。
起電力
電気を動かす原因となる力のこと。EMF( electromotive force )の総称で、化学電池など他の源による起電力も含み得ます。誘導による場合も含意します。
電磁誘導起電力
磁場の変化により生じる起電力を、特に電磁誘導として表現したもの。ファラデーの法則で説明されます。
電磁起電力
電磁場の影響で発生する起電力の総称。誘導起電力の一種として扱われることが多い表現です。
誘導電圧
磁気の変化によって導体に生じる電圧。誘導起電力と同義として用いられることが多いですが、文脈によりニュアンスが分かれることがあります。
磁気誘導起電力
磁束の変化が原因で生じる起電力を指す表現。特に磁気的な誘導現象を強調した言い換えです。
磁気誘導起電圧
磁束の変化によって生じる誘導電圧を指す語。コイルや変圧器の説明で使われます。
起電勢
起電力の別称として使われることがある語。文献や分野によっては起電力と同義に扱われますが、ニュアンスに差が生じることもあります。

誘起電圧の対義語・反対語

印加電圧
外部の電源などから回路に直接加えられる電圧。誘起電圧が磁界の変化により生じるのに対し、こちらは電源を直接投入して得られる電圧です。
外部励起電圧
機械の励磁回路など、外部の電源によって励起される電圧。誘起電圧の対比として使われることが多い概念です。
駆動電圧
機器を作動させたり動かしたりするために印加する電圧。外部からの駆動として生じる電圧で、磁気的誘起とは別の出力を指します。
供給電圧
電源(バッテリー・AC電源など)から回路へ供給される電圧。誘起電圧ではなく、電源供給に由来するものとして捉えられます。
外部電源電圧
外部の電源から回路に供給される電圧。誘起によって生じるものではなく、直接的に電源が提供する値を指します。

誘起電圧の共起語

ファラデーの法則
磁束が変化するとコイルに誘起電圧が生じるという基本原理。
誘起電圧
磁場の変化によって導体に生じる電圧(起電力のこと)
電磁誘導
磁場の変化により電気が生じる現象の総称
レンツの法則
誘起電圧の向きが磁束変化を打ち消す方向に決まる法則
自己誘導
自分の回路の磁束変化が自分の回路に電圧を生じる現象
相互誘導
別の回路の磁束変化がもう一方の回路に電圧を生じさせる現象
コイル
磁束の変化を受けやすい、導線を巻いた部品
インダクタンス
回路が磁束を蓄える度合い・電圧の発生のしやすさを表す性質
磁束
磁気の総量。Φで表され、変化が誘起電圧の原因
磁束密度
磁束を断面積で割った量。Bで表す
磁界
磁力が働く空間の場
磁気回路
磁束が通る道。鉄芯などを含む回路のこと
鉄芯/コア
磁束を集中させる鉄製の部分
一次コイル
変圧器の入力側のコイル
二次コイル
変圧器の出力側のコイル
変圧器
一次と二次のコイルを利用して電圧を変換する装置
発電機
磁場と導体の運動で電気を作る装置
磁束連成
コイルの巻数と磁束の積(N×Φ)で起電力が決まる要素
巻数(N)
コイルの巻き数。多いほど起電力に影響
励磁
磁場を作るための電流。磁気回路を動かす前提
電機子
発電機・モーターの回転部で、電流を取り出す部品
相互結合係数(k)
二つのコイルの結合の強さを表す指標

誘起電圧の関連用語

誘起電圧
磁場の変化や回路の変化によって導体に生じる起電力。電磁誘導の現象として観察されます。
電磁誘導
磁場の変化が導体内に電圧と電流を生み出す現象。ファラデーの法則で定義されます。
ファラデーの法則
磁束の変化率に比例して誘起電圧が生じるという基本原理。dΦ/dt により emf が決まります。
レンツの法則
誘起電圧の向きは、磁場変化を打ち消す方向になるという符号の法則。
自己誘導
自分自身の回路の磁束変化が、その回路に誘起電圧を生じさせる現象。
相互誘導
隣接する別の回路の磁束変化が、もう一方の回路に誘起電圧を生じさせる現象。
インダクタンス
磁場の変化に対する回路の応答の度合いを表す物理量。単位はヘンリー(H)。
発電機
磁場を機械的に変化させ、導体に誘起電圧を作り出す機械。一般的には交流発電機。
変圧器
相互誘導を利用して、入力の電圧を別の電圧に変換する装置。巻数比で出力が決まります。
コイル
電気を巻いた導体の部品。磁場の変化で誘起電圧が生じやすい。
磁束
磁場が回路を貫く量。Φと表されることが多い。
磁束変化
時間とともに磁束の大きさが変化すること。誘起電圧の原因。
磁界
磁場の空間分布そのもの。磁力のある空間。
磁束密度
磁束を断面積で割った量。単位はテスラ(T)。
逆起電力
コイル内で生じる、回路の電流に対して反対方向の起電力。
周波数
交流信号の変化の速さを表す指標。周波数が高いほど磁束変化が速くなります。
交流電圧
時間的に周期的に変化する電圧。誘起電圧が交流で現れる場合が多いです。
直流電圧
一定の方向に流れる電圧。誘起電圧は原理上交流ですが、整流などで直流に変換されることがあります。
巻数比
変圧器の入力巻き数と出力巻き数の比。これにより出力電圧が決まります。
磁気回路
磁束が通る道のこと。鉄芯など、磁気的に導きやすい材料で作られます。

誘起電圧のおすすめ参考サイト


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