今回は、高校入試で理科の問題『電流・磁界』の定番であるフレミングの法則について解説します。

 

フレミングの左手の法則とは

フレミングさんって誰?       

“フレミング”こと、ジョン・アンブローズ・フレミングは、1849年11月29日に生まれ、イギリスの電気技術者、物理学者として活動し、1904年に熱イオン管または真空管(二極管)「ケノトロン (kenotron)」を発明したことで知られています。

フレミングは、大学関連の仕事以外にいくつかの企業の技術顧問を務めており、その一つにエジソンの会社がありました。

そこでエジソンが研究していた白熱電球の改良研究を引き継いだ結果、真空管の発明につながり、この発明はさらに電気で動かす機械や設備を安全に稼働させる「電気制御」の仕組みへと発展し、大きな成果をもたらしました。

電気制御の仕組みがあるおかげで今の私たちの暮らしが支えられています。

 

フレミングの左手の法則とは

フレミングの左手の法則は、電流の向き、磁界の向き、力の向きの3つの向きの関係を表すことができる法則です。

この法則を使うことでコイルがどの方向に動くか知ることができます。

図のように左手の「中指」「人差し指」「親指」を互いに直角になるように立てます。
中指は「電流の向き」、人差し指は「磁力の向き」、親指は「力の向き」の方向を示しています。 それぞれの一文字を取ると「電磁力」となります。

 

 

この指の向きで力がどのように働くかを判別できます。

フレミングの左手の法則の使い方

どんな時に使うの?

フレミングの左手の法則は、電流の向きと磁力の向きの2つの方向から力の向き(同線の動く向き)を求めるときに使います。 

 

次の図で、電流と磁界の方向がわかっています。
この場合、導体は「AとB」どちらに動くでしょう。

 

フレミングの左手の法則で指の向きを電流の方向、磁界の方向に合わせてみましょう。力の指がAの方向を向きますね。

そのため、答えは「A」の方向になります。

 

実際に解いてみる

1.図は上のものと、「電池」の向きが反対です。

 

電流の向きが反対で磁界の向きが変わらないため、力の向きが反対になります。
そのため、答えは「B」の方向ですね。

 

2.上の問題と「磁界」の向きが反対です。

 

磁界の向きが反対ですから、力の向きが反対になります。
そのため、答えは「A」の方向ですね。

 

3.上の問題と「電池」の向きが反対です。

 

電流の向きが反対ですから、力の向きが反対になります。
そのため、答えは「B」の方向ですね。

 

フレミングの右手の法則もある

左手の法則との違い

磁場内の電流に発生する力の向きを示すのがフレミング左手の法則、

磁場内を運動する導体内に発生する起電力(電磁誘導)の向きを示すものがフレミング右手の法則と呼ばれています。

力の向きを聞かれた場合は左手、電流の向きを聞かれたら右手と覚えておきましょう。

 

この法則を使うことで電流の向きがわかります。

図のように左手の「中指」「人差し指」「親指」を互いに直角に立てます。
中指は「電流」、人差し指は「磁力」、親指は「力」の方向を示しているので、それぞれの一文字を取ると「電磁力」となります。

これは、フレミングの左手の法則と同じです。ただ、右手を使うところが違うだけです。

 

 

次の図で、力(動きの方向)と磁界の方向がわかっています。
この場合、電流の向きは「AとB」どちらに流れるでしょう。

 

フレミングの右手の法則で磁界の方向、力の方向に指を合わせてみましょう。電流の指がAの方を向きますね。そのため、答えは「A」の方向ですね。

 

 

いくつか練習してみましょう

1.図は初めのものと、「力」の向きが反対です。

 

 

力の向きが反対ですから流れる電流も反対になります。
そのため、答えは「B」の方向ですね。

 

2.上の問題と「磁界」の向きが反対です。

 

 

磁界の向きが反対ですから流れる電流の向きも反対になります。
そのため、答えは「A」の方向ですね。

 

3.上の問題と「力」の向きが反対です。

 

力の向きが反対ですから流れる電流の向きは反対になります。
そのため、答えは、「B」の方向ですね。

 

 まとめ

基準としたフレミングの左手の法則の図に対して
1.電流あるいは磁界の片方だけを変えると、力の方向が反対になる。
2.電流、磁界の両方を変えると、力の方向は変わらない。

 

基準としたフレミングの右手の法則の図に対して
1.力あるいは磁界の片方だけを変えると、電流の方向が反対になる。
2.力と磁界の両方の方向を変えると、電流の方向は変わらない。

 

フレミングの法則は高校入試問題の定番です。

しっかりと覚えて、問題演習をしておきましょう。

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