高校物理基礎

フレミング左手の法則とは

フレミング左手の法則
この記事で学べる内容

電流が磁場から受ける力(電磁力)とは

フレミング左手の法則とは

直流モーターの仕組み

「フレミング左手の法則」という言葉を聞いたことのある人は多いのではないでしょうか。
右ネジの法則との違いは何か,フレミング左手の法則はどのようなときに使うのか,どうしてフレミング左手の法則を考えなければならないのか,今回は電流が磁場から受ける力についてわかりやすく簡単に解説をしていきます。

電流が磁場から受ける力とは

電流が磁場から受ける力

磁場の中で電流が流れたとき,その電流は磁界から力を受ける

力を受ける向きはフレミング左手の法則に従う

磁場の中で電流が流れたとき,その電流は磁界から力を受けます。その力のことを「電流が磁場から受ける力」や「電流が磁界から受ける力」といいます。
「電磁力」と呼んでいる参考書もありますが,正確には電磁力とはいいません。(便利なので,このサイトでは電磁力という名前を使います。)

電気と磁気はお互いに影響を与えます。
前回の右ネジの法則(電流がつくる磁場)では,「電気が流れると磁場が生まれる」という内容でした。

電磁力は,「磁場のある中に電流が流れると力が発生する」という内容であり,前回の内容と若干異なります。

電流が磁場から受ける力 電磁力とは

上図のように,磁場の中に電流を流したとき,その電流は力を受けます。
電流が力を受けるというのは,導線が力を受けて動くと想像すると良いでしょう。

このとき,電流の向きや磁場の向きを逆にすると力を受ける向きも逆になり,電流や磁場を強くしたり磁場の中を通る導線が長くなったりすると力は大きくなります。

上記の「電流の向きや磁場の向きを逆にすると力を受ける向きも逆になる」と「電流や磁場を強くしたり磁場の中を通る導線が長くなったりすると力は大きくなる」ことが物理基礎での範囲であり,フレミング左手の法則は範囲ではないのですが,一緒に習うことが多いため,フレミング左手の法則についても解説します。

フレミング左手の法則とは

フレミング左手の法則

電流が磁場から力を受けるとき

親指…力の向き
人差し指…磁場の向き
中指…電流の向き

になるという暗記方法のこと

フレミング左手の法則とは,左手を下図のようにしたとき,親指が力の向き,人差し指が磁場の向き,中指が電流の向きとなるという暗記方法のことです。

フレミング左手の法則とは

「電流が磁場から受ける力」のことを「電磁力」と呼ぶことが多いため,

親指…力の向き
人差し指…磁場の向き
中指…電流の向き

の頭文字を取って,中指→人差し指→親指の順番で「電磁力」と覚えている人が多いのではないでしょうか。

フレミング左手の法則は語呂合わせと同じ暗記方法であるため,覚えられるのであれば覚え方は何でも良いです。
ちなみに私は,親指→中指→人差し指の順番で「チデジ(地デジ)」と覚えています。多分そういう世代だからです。

直流モーターの仕組み

モーターとは電気を流すと回転するような機器のことですが,直流モーターの仕組みは電磁力とフレミング左手の法則で説明することができます。

直流モーターの仕組み

上図は直流モーターの簡単な仕組みを図示したものです。
磁界の中にあるコイルに電気を流すと電磁力が発生します。

導線ABと導線CDに流れる電流の向きは逆向きなので,力の向きが逆向きになり,コイルが回転します。

例題

下図のように,磁界の中にある導線に電流を流したとき,導線は矢印の方向に力を受けた。このとき,磁石のN極はAとBのどちらか。

フレミング左手の法則例題
解答

フレミング左手の法則を使って冷静に考えていきましょう。

親指…力の向き
人差し指…磁場の向き
中指…電流の向き

であり,力は手前・電流は左向きなので,親指を手前・中指を左向きにすると,人差し指は下向きです。
磁場はN→Sの向きであるため,AがN極になります。
∴A

まとめ

 

磁場の中に電流を流すと,電流は力を受けます。
「電流が磁場から受ける力」や「電流が磁界から受ける力」といいますが,このサイトでは「電磁力」と書くことにします。

電磁力の向きはフレミング左手の法則を使って考えると簡単です。
親指…力の向き
人差し指…磁場の向き
中指…電流の向き
であることを覚えておきましょう。

 

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