電磁気学
変化する磁束 (ΔB)
再生を押してください—B が振動し、グラフに Φ(t) と EMF(t) が描かれます。
変化する磁束 (ΔB) — インタラクティブな電磁気学シミュレーション。再生を押してください—B が振動し、グラフに Φ(t) と EMF(t) が描かれます。 ブラウザで使える無料の仮想物理実験室。SI 単位のライブ測定とガイド付きチュートリアルを備えています。
ファラデーの法則
再生：Bが振動し、Φ(t)と起電力(t)がグラフに描かれます。
再生：Bが振動し、Φ(t)と起電力(t)がグラフに描かれます。
- EMF = −dΦ/dt
- Φ = BA
捜査概要
ラボを開く前に質問を計画する
このブリーフは事前レンダリングされたページを反映しています。探究の問い、競合する予測、変数の役割、支配する法則、設定、分析と発展の問いを、この順序で表示します。
運転に関する質問
導線ループは、強さが時間とともに振動する磁場の中にある（ループの面積は一定）。ループ自体が動いていなくても、ループ内に起電力は現れるか？
検討する予測
- いいえ — 起電力にはループまたは磁場源の物理的な運動が必要である。
- はい — ファラデーの法則によれば、磁場自体が変化している限り、静止したループでも変化する磁束は起電力を誘起する。
- 起電力は、ループが磁場中を動く場合にのみ現れる。
可変的な役割
設定するもの：
- 時間 t (s)
測定するもの：
- 誘導起電力 (mV)
実験の進め方
- changing-flux-b プリセットを開き、「リセット」を押す。ループの面積は 0.02 m² に固定され、磁場は B(t) = 0.6 T × (1 + 0.5 sin(2π × 0.4Hz × t)) として振動する。
- 誘導起電力の表示を有効にする。
- 各指定時刻における誘導起電力を読み取る。
支配方程式
ファラデーの法則（磁場変化） — Φ = B·A
ループを通る磁束は Φ = BA である。B が時間とともに変化する場合（A は固定）、ファラデーの法則から誘導起電力 EMF = −dΦ/dt = −A·dB/dt が得られる。これはループの面積と磁場の変化率に比例する。
印刷用ワークシートで生徒が求めるもの
- 1回の試行について、A = 0.02 m²、B₀ = 0.6 T、ω = 2π×0.4 rad/s を用いて EMF = −A·dB/dt = −A·B₀·0.5·ω·cos(ωt) を計算する。表と比較する。
- 誘導起電力が磁場の瞬間値ではなく、磁場がどれだけ速く変化しているか（dB/dt）に比例する理由を説明する。B 自体が平均値付近でも、そこで B が急速に変化していれば起電力は大きくなり得る。
実験以外での活用
- これは交流発電機の基本原理である。発電機は B を直接変化させる代わりに、一定の磁場内でループを回転させるが、これも同様に磁束を変化させる。発電機が通常、磁石を振動させる代わりにコイルを回転させる理由を説明する。
- EMF = −dΦ/dt の負号（レンツの法則）は、誘導電流がその原因となった変化に逆らうことを意味する。磁場が増加している場合と減少している場合について、「変化に逆らう」とは物理的に何を意味するかを説明する。
- AP Physics 2 — Unit 12: Magnetism and Electromagnetism
- AP Physics C: Electricity and Magnetism — Unit 13: Electromagnetic Induction
- IB Physics — D.4 Induction
- General High School Physics — Magnetism & electromagnetism
- NGSS High School Physics — Electric current and magnetic fields
- 変化する磁束（B）へようこそ
- コイルを選択
- 再生
- B の変化による起電力
- インスペクターを開く
- 完了です！
インタラクティブなシミュレーションを開いてシーンを構築し、再生ボタンを押し、リアルタイム測定とガイド付きチュートリアルで探索しましょう。