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ファラデーの法則とは?

ふぁらでーのほうそく

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ファラデーの法則とは、変化する磁束が回路に起電力を生じさせるという電磁誘導の基本法則で、発電機やトランスの動作原理となっています。

ファラデーの法則(電磁誘導の法則)は、イギリスの科学者マイケル・ファラデーが19世紀前半に実験から発見した電磁気学の根本法則です。コイルを貫く磁束(磁場の強さと面積の積)が時間的に変化するとき、その変化に比例した起電力(電圧)が回路に誘導されるという内容です。

法則の要点は以下の通りです。

  • 誘導起電力の大きさは磁束の変化速度に比例する。
  • コイルの巻き数が多いほど、誘導起電力は大きくなる。
  • 磁束の変化を妨げる向きに電流が流れる(レンツの法則)。
数式ではE = -dΦ/dt(Eが起電力、Φが磁束、tが時間)と表されます。

この法則は現代文明を支える多くの電気機器の根幹をなしています。発電所のタービン発電機は磁石とコイルの相対運動で磁束を変化させて電気を生み出し、変圧器(トランス)は交流電流による磁束変化を利用して電圧を昇降します。また誘導加熱(IHクッキングヒーター)や非接触充電など身近な技術にも応用されています。後にジェームズ・クラーク・マクスウェルがこの法則を数学的に整理し「マクスウェル方程式」に組み込んだことで、電磁気学の体系が完成しました。

使い方・例文

「ファラデーの法則」は、スマートフォンのワイヤレス充電や電磁調理器の動作原理を説明する際によく登場します。電気工学の基礎として、高校物理から大学の専門課程まで幅広く学ばれます。

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