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レンツの法則

索引 レンツの法則

レンツの法則 (Lenz's law) とは、19世紀のロシアの物理学者、ハインリヒ・レンツ (Lenz)によって発見された電磁誘導に関する法則。 何らかの原因によって誘導電流が発生する場合、電流の流れる方向は誘導電流の原因を妨げる方向と一致するというもの。例えばコイルに軸方向から棒磁石を近づけると誘導電流が流れる。コイルに電流が流れると磁場が生じるが、この磁場はレンツの法則が示唆する向き、すなわち棒磁石の接近を妨げる向きとなる。 E ,コイルを境界とする面を貫く磁束を\Phi, コイルの巻き数をNとすれば, --> E.

15 関係: マクスウェルの方程式ハインリヒ・レンツラーモア反磁性フレミングの右手の法則ファラデーの電磁誘導の法則コイル物理学者物理法則一覧誘導電流電磁吸着ブレーキ電磁誘導渦電流渦電流式レールブレーキ渦電流式ディスクブレーキ19世紀

マクスウェルの方程式

マクスウェルの方程式(マクスウェルのほうていしき、Maxwell's equations)は、電磁場のふるまいを記述する古典電磁気学の基礎方程式である。マイケル・ファラデーが幾何学的考察から見出した電磁力に関する法則が1864年にジェームズ・クラーク・マクスウェルによって数学的形式として整理された。マクスウェル-ヘルツの電磁方程式、電磁方程式などとも呼ばれ、マクスウェルはマックスウェルとも表記される。 真空中の電磁気学に限れば、マクスウェルの方程式の一般解は、ジェフィメンコ方程式として与えられる。 なお、電磁気学の単位系は、国際単位系に発展したMKSA単位系のほか、ガウス単位系などがあるが、以下では原則として、国際単位系を用いることとする。.

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ハインリヒ・レンツ

ハインリヒ・レンツ(Heinrich Friedrich Emil Lenz, 1804年2月12日 - 1865年2月10日)は、1833年のレンツの法則で有名なバルト・ドイツ人の物理学者。ハインリッヒ・レンツとも表記される.

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ラーモア反磁性

ラーモア反磁性( - はんじせい、Larmor diamagnetism)とは反磁性のひとつであり、古典的には原子に磁場をかけたときに、電子がレンツの法則に従い原子核のまわりでラーモア運動とよばれるサイクロトロン運動をする(より正確には、元の軌道半径は変わらずに角周波数が増える)ことによって生じる反磁性である。1905年にポール・ランジュバンによって理論的に求められた。このような電子の運動はジョセフ・ラーモアにより研究されたため、ラーモア反磁性とよばれる。また、理論により求めたランジュバンより、ランジュバンの反磁性と呼ばれることもある。 ラーモア反磁性の大きさは、温度に依存しない。また、原子番号Zが大きい元素では反磁性が大きくなる。更に、電子の軌道半径に依存するため、かつては磁化率の値から原子の大きさを求めるために利用されていた。 貴ガス原子やイオン芯 などでは、電子軌道が閉殻となっており、その結果反磁性を示す。これは閉殻電子では軌道角運動量の和Lやスピン角運動量の和Sがゼロとなっており、よってラーモア反磁性よりも強いスピンや軌道角運動量による磁気モーメントが消え、ラーモア反磁性の効果が残るためである。この反磁性は特に閉殻の反磁性、イオン芯の反磁性、コアの反磁性などとよばれることがある。 古典論で厳密な計算をすると、ラーモア反磁性はランジュバンの常磁性項と打ち消しあって消える。また、古典論では磁性を説明することができず(ボーア=ファン・リューエンの定理)、量子論が必要不可欠である。.

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フレミングの右手の法則

フレミングの右手の法則(フレミングのみぎてのほうそく、Fleming's right hand rule)は、ジョン・フレミングによって考案された、磁場内を運動する導体内に発生する起電力(電磁誘導)の向きを示すものである。フレミング右手の法則とも呼ばれる。.

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ファラデーの電磁誘導の法則

ファラデーの電磁誘導の法則(ファラデーのでんじゆうどうのほうそく、Faraday's law of induction)とは、電磁誘導において、1つの回路に生じる誘導起電力の大きさはその回路を貫く磁界の変化の割合に比例するというもの。ファラデーの誘導法則ともよばれる。また、ファラデーの電気分解の法則との混同のおそれのない場合は、単にファラデーの法則と呼称されることもある。.

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コイル

レノイド コイル(coil)とは、針金などひも状のものを、螺旋状や渦巻状に巻いたもののことで、以下のようなものにその性質が利用され、それらを指して呼ばれることもある。明治末から昭和前期には線輪(せんりん)とも言われた。.

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物理学者

物理学者(ぶつりがくしゃ)は、物理学に携わる研究者のことである。.

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物理法則一覧

この物理法則一覧(ぶつりほうそくいちらん)では、物理法則の一覧を提示した。.

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誘導電流

誘導電流(ゆうどうでんりゅう、)とは、閉回路に電磁誘導が生じる際に発生する電流である。 金属板に渦状に生じるものを渦電流という。.

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電磁吸着ブレーキ

都電5500形5501の台車(FS-501)。車輪の間にあるのが電磁吸着ブレーキ。 電磁吸着ブレーキ(でんじきゅうちゃくブレーキ)は、鉄道において車両(台車)側の電磁石をレールに吸着させて制動力を得るブレーキである。 車輪と直接の接触がない(車輪を止めることで効果を得るブレーキではない)。急勾配上での停止を免れない時などに、常用ブレーキで停止した上でこのブレーキをかけることで急勾配上で停止することができる。ただし、電磁石によるブレーキなので、電源がない場合などにはこのブレーキは使用できず、無理にレールにこのブレーキ装置をこすりつけたところで、ただ摩擦が起き、火花が飛んでブレーキやレールが損傷するだけである。また、ブレーキをレールに吸着させたまま分岐器を通過すると脱線する恐れがある。 なお、よく似たブレーキに、電磁的に吸着するのではなく、制動子を圧縮空気やバネによりレールに押しつけるといったものがある。箱根登山鉄道の電車が装備する「レール圧着ブレーキ」や、ケーブルカーのケーブルが切れたといったような非常用として、ケーブルのテンションが緩むと自動的に作動するといったようなものがある。 ヨーロッパでは高速列車において、非常時に停止距離を短縮するためのブレーキとして装備されることがある。 日本では主に急勾配区間におけるブレーキとして装備され、国鉄EF63形電気機関車のような急勾配を客車などを牽いて通過しなければならない機関車や、または発電ブレーキを使えない車両(機関車を含む)の台車に取り付けられている。 アメリカの高性能路面電車「PCCカー」のデッドマンブレーキとしても使用され、その流れを汲む東京都電5500形電車(5501のみ)や大阪市電3001形電車も非常用として装備していた。 JR四国8000系電車試作車では、高速度からの制動距離の短縮のために装備していたが、各種試験後量産車の営業開始までに撤去された。 電磁吸着ブレーキでは、電磁石のN-S極は左右方向に並べられており、前後方向では同一極性となるようになっている。これは渦電流式レールブレーキとは異なり渦電流によるブレーキ力を基本的に期待しているわけではないためであり(渦電流式レールブレーキでは進行方向に対し極性の交代が多いほうが制動力が増す)、磁路が短いほうが磁束密度が高まり吸着に適しているからである。.

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電磁誘導

電磁誘導(でんじゆうどう、)とは、磁束が変動する環境下に存在する導体に電位差(電圧)が生じる現象である。また、このとき発生した電流を誘導電流という。 一般には、マイケル・ファラデーによって1831年に誘導現象が発見されたとされるが、先にジョセフ・ヘンリーに発見されている。また、が1829年に行った研究によって、既に予想されていたとも言われる。 ファラデーは、閉じた経路に発生する起電力が、その経路によって囲われた任意の面を通過する磁束の変化率に比例することを発見した。すなわち、これは導体によって囲われた面を通過する磁束が変化した時、すべての閉回路には電流が流れることを意味する。これは、磁束の強さそれ自体が変化した場合であっても導体が移動した場合であっても適用される。 電磁誘導は、発電機、誘導電動機、変圧器など多くの電気機器の動作原理となっている。.

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渦電流

渦電流(うずでんりゅう、eddy current)とは、電気伝導体を磁場内で動かしたり、そのような環境で磁束密度を変化させた際に、電磁誘導により電気伝導体内で生じる渦状の誘導電流である。1855年にレオン・フーコーにより発見された。.

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渦電流式レールブレーキ

ドイツのICE 3に搭載されている渦電流式レールブレーキ 渦電流式レールブレーキ(うずでんりゅうしきレールブレーキ)は、鉄道車両で使われる電磁ブレーキの一種で、電磁石によりレールに渦電流を発生させてブレーキ力を得る装置である。.

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渦電流式ディスクブレーキ

新幹線700系電車の渦電流ブレーキ装置(2014年07月27日撮影) 渦電流式ディスクブレーキ(うずでんりゅうしきディスクブレーキ)とは、主に鉄道車両で使われる電磁ブレーキの一種である。 車軸に取り付けた円盤(ブレーキディスク)を電磁石で挟んだブレーキ装置で、円盤が回転すると、電磁石により円盤の表面に渦電流による磁束が発生して、電磁石の磁力と渦電流の磁束との間で吸引力と反発力が作用することにより、円盤の回転方向とは逆の回転抵抗(ブレーキ力)を発生させる。大型自動車で採用されている電磁式リターダと同様のシステムであり、作動に必要な電力については発電ブレーキまたは電力回生ブレーキで生じた電力を利用する。モーターを搭載しない付随車に採用され、日本の新幹線車両(営業車両)では、東海道新幹線開業以来の0系、及び200系の全電動車構成とは異なる、非電動車を組み込んだ編成とした100系において初採用された。 利点としては、モーター非搭載の車両にも搭載可能で、非接触式のブレーキのためブレーキディスクのような摩耗する部品やブレーキパッドも不要である点、他の電動車の発電ブレーキ・回生ブレーキとの制動力の均衡化がしやすいことなどが挙げられる。 その反面、強力で大型な電磁石を必要とすることから、重量が交流モーター(かご形三相誘導電動機)より重くなるため、車両全体の重量増(特にバネ下重量の増加)につながること、そして電力回生できないばかりか逆に電力を消費するため省エネルギー性に難があるという問題がある。そのため、JR東日本では1994年(平成6年)に製造したE1系以降の新幹線車両においては、軽量化のため付随車に渦電流式ディスクブレーキを搭載せず、電動車の電力回生ブレーキに遅れ込め制御を追加し、回生ブレーキの負担率を上げることによりブレーキ力を確保している。 なお、東海道・山陽新幹線用に開発されたN700系の先行試作車(Z0編成)にも、完成前の計画では、両先頭車(制御車)に搭載される予定であったが、電力回生ブレーキの性能向上と電動車の比率の増加によって必要なブレーキ力を電動車の回生ブレーキのみで確保できること、また、車体傾斜を車両単位で精密に行うため、位置検出のずれの原因となる車輪空転を完全に抑える必要があることから、仮に装着しても緊急制動時以外は使用できないため、実際には搭載されなかった。 鉄道のブレーキで、同じく渦電流の作用を利用するものとして渦電流式レールブレーキがある。渦電流式ディスクブレーキが車軸に備えたディスクに渦電流を発生させているのに対し、渦電流式レールブレーキではレールに渦電流を発生させるという点が異なっている。.

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19世紀

19世紀に君臨した大英帝国。 19世紀(じゅうきゅうせいき)は、西暦1801年から西暦1900年までの100年間を指す世紀。.

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