電磁波(16)補足:電磁誘導(その2)誘導起電力の向き(新たな説明モデルを目指すための独自表示)
前回のことわざ 「温故知新」が
どのような過程でここでの話題に登場したのか?
について語ろうと思ったのですが、
長くなりそうなので今回は見合わせました。
ここの話題とは別のことで取り上げることにしました。
今回も古い「電磁気学」本からの引用です。
誘導起電力eは、
e=-dΦ/dt [V] ...(1)
の式において
式中の-(負)符号は、誘導起電力の向きを示しています。
磁束が減少するときに正の向きの起電力が
誘導されることを意味します。
ここで、どこの参考図書にも未だ掲載の無い
新しい表示方法を試みた図を公開します。
(※
ここで表示する図は、
電磁気学本に掲載した本来の図面ではなく、
今回の「私の疑問点1」での指摘事項へと
適用できる「直観説明モデル」の解答を目指すために
「電磁誘導」からの説明モデルからの
「直観的観察」結果を組み立てていく途中での
各パラメータ(E,B,rotE,∂B/∂t)の
増減傾向とその方向を同時に示すことができる
分かり易い表示図として考案したものです。
これに先立ち、疑問点2の解答とした
「正弦波内の水車モデル」説明とも
関係が深くあります。
図の(1)~(4)は、
電磁波(14)疑問点2への解答(5)
電場E~水車モデル~∂B/∂t
(Bの時間的変化)の関係(完結編)
http://jo3krp-o.at.webry.info/201304/article_23.html
電場Eの正弦波形を磁場Bの同位相波形と考えると
領域(1)~(4)と一致します。
(電場Eと磁場Bは、同位相の正弦波である
ことが証明できたので
電場Eを磁場Bでの領域(1)~(4)の現象と
考えても矛盾がないはずです。)
但し、ΦがB、eがrotEと置き換える必要があります。
この説明は、後にきちんとした
「直観的観測説明モデル」を完成させてから
披露したいと考えています。
※)
ここでは、以前、dΦ/dt(Φをtで微分した波形)が
どうなるかの説明をしました
電磁波(10)独自手法で語る直感的観察(1)
疑問点2の解答(その1)
http://jo3krp-o.at.webry.info/201304/article_15.html
でのΦの波形からeの波形が成り立つこと説明するための
「直観的観測図」として、今回採用しています。
まず起電力eの正の向きを前回説明した図のように
磁束Φに対して「右ねじの法則」に従う向きと決めます。
※(Φとeの時間変化の波形図へ
(1)~(4)領域を表示した図は、
次回に表示します。)
(1)Φの波形が領域(1)のとき
磁束Φが増加する場合は、上図の(1)のように
レンツの法則によってeは右回りの向きとなり、
前回の約束によって-(負)の向きとなります。
一方
磁束が増加するときdΦ/dt(時間変化)は、
正ですから式(1)のeは負となって図の(1)と
一致しています。
引用図面には表記が本当は無い
「水色→」表示は、磁束Φ(青線→)に対する
増減傾向
(青線→と同一向きなら、増加中)
(青線→と反対向きなら、減少中)
「黄色→」表示は、そのときの
誘導起電力e(赤線→)の増減傾向
(赤線→と同一向きなら、増加中)
(赤線→と反対向きなら、減少中)
をそれぞれ示す
私独自の表示方法を示しています。
この表記を付加することで
磁束Φは、0から正の方向へと増加中ですが(最大値まで)
誘導起電力eは、負の最大値から0へと減少中であることを
示すことができるのです。
※(これで水車の速度変化を示す表記方法
へのヒントとなる期待が持てそうです。)
(2)Φの波形が領域(2)のとき
磁束Φが減少するときは、
式(1)のeは+(正)となり
レンツの法則から定めた図の(2)の場合と
同じ結果となります。
すなわち、磁束Φの向きは、正の方向ですが
0に向かって減少中となっているため、
dΦ/dtは負となり、これにより発生する
eは、逆に正となります。
しかも、eの増加傾向を見れば
eは正の最大値まで増加中なのです。
(3)(4)領域については、
(1)(2)説明前でも述べたように
※(Φとeの時間変化の波形図へ
(1)~(4)領域を表示した図は、
次回に表示します。)
その図と今回の図を対照しながらの説明とします。
どのような過程でここでの話題に登場したのか?
について語ろうと思ったのですが、
長くなりそうなので今回は見合わせました。
ここの話題とは別のことで取り上げることにしました。
今回も古い「電磁気学」本からの引用です。
誘導起電力eは、
e=-dΦ/dt [V] ...(1)
の式において
式中の-(負)符号は、誘導起電力の向きを示しています。
磁束が減少するときに正の向きの起電力が
誘導されることを意味します。
ここで、どこの参考図書にも未だ掲載の無い
新しい表示方法を試みた図を公開します。
(※
ここで表示する図は、
電磁気学本に掲載した本来の図面ではなく、
今回の「私の疑問点1」での指摘事項へと
適用できる「直観説明モデル」の解答を目指すために
「電磁誘導」からの説明モデルからの
「直観的観察」結果を組み立てていく途中での
各パラメータ(E,B,rotE,∂B/∂t)の
増減傾向とその方向を同時に示すことができる
分かり易い表示図として考案したものです。
これに先立ち、疑問点2の解答とした
「正弦波内の水車モデル」説明とも
関係が深くあります。
図の(1)~(4)は、
電磁波(14)疑問点2への解答(5)
電場E~水車モデル~∂B/∂t
(Bの時間的変化)の関係(完結編)
http://jo3krp-o.at.webry.info/201304/article_23.html
電場Eの正弦波形を磁場Bの同位相波形と考えると
領域(1)~(4)と一致します。
(電場Eと磁場Bは、同位相の正弦波である
ことが証明できたので
電場Eを磁場Bでの領域(1)~(4)の現象と
考えても矛盾がないはずです。)
但し、ΦがB、eがrotEと置き換える必要があります。
この説明は、後にきちんとした
「直観的観測説明モデル」を完成させてから
披露したいと考えています。
※)
ここでは、以前、dΦ/dt(Φをtで微分した波形)が
どうなるかの説明をしました
電磁波(10)独自手法で語る直感的観察(1)
疑問点2の解答(その1)
http://jo3krp-o.at.webry.info/201304/article_15.html
でのΦの波形からeの波形が成り立つこと説明するための
「直観的観測図」として、今回採用しています。
まず起電力eの正の向きを前回説明した図のように
磁束Φに対して「右ねじの法則」に従う向きと決めます。
※(Φとeの時間変化の波形図へ
(1)~(4)領域を表示した図は、
次回に表示します。)
(1)Φの波形が領域(1)のとき
磁束Φが増加する場合は、上図の(1)のように
レンツの法則によってeは右回りの向きとなり、
前回の約束によって-(負)の向きとなります。
一方
磁束が増加するときdΦ/dt(時間変化)は、
正ですから式(1)のeは負となって図の(1)と
一致しています。
引用図面には表記が本当は無い
「水色→」表示は、磁束Φ(青線→)に対する
増減傾向
(青線→と同一向きなら、増加中)
(青線→と反対向きなら、減少中)
「黄色→」表示は、そのときの
誘導起電力e(赤線→)の増減傾向
(赤線→と同一向きなら、増加中)
(赤線→と反対向きなら、減少中)
をそれぞれ示す
私独自の表示方法を示しています。
この表記を付加することで
磁束Φは、0から正の方向へと増加中ですが(最大値まで)
誘導起電力eは、負の最大値から0へと減少中であることを
示すことができるのです。
※(これで水車の速度変化を示す表記方法
へのヒントとなる期待が持てそうです。)
(2)Φの波形が領域(2)のとき
磁束Φが減少するときは、
式(1)のeは+(正)となり
レンツの法則から定めた図の(2)の場合と
同じ結果となります。
すなわち、磁束Φの向きは、正の方向ですが
0に向かって減少中となっているため、
dΦ/dtは負となり、これにより発生する
eは、逆に正となります。
しかも、eの増加傾向を見れば
eは正の最大値まで増加中なのです。
(3)(4)領域については、
(1)(2)説明前でも述べたように
※(Φとeの時間変化の波形図へ
(1)~(4)領域を表示した図は、
次回に表示します。)
その図と今回の図を対照しながらの説明とします。
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