ファラデーの法則 起電力計算ツールとは？
このツールは、ファラデーの電磁誘導の法則を用いて、コイルに生じる誘導起電力（EMF）を計算します。コイルを貫く磁束が時間とともに変化すると、コイルの両端に電圧が発生します。磁束の変化が速いほど、またコイルの巻数が多いほど、生じる誘導起電力は大きくなります。これは国に依存しない普遍的な物理法則であり、世界中どこでも成り立ち、計算にはSI単位を使用します。
使い方
次の3つの値を入力してください。コイルの巻数（N）、磁束の変化量 ΔΦ（単位：ウェーバ Wb）、そしてその変化が起こる時間 Δt（単位：秒 s）です。本ツールは、誘導起電力（ボルト V）、その大きさ（絶対値）、および磁束の変化率を出力します。式に含まれるマイナス符号は、レンツの法則を表しています。すなわち、誘導起電力はそれを生み出した磁束の変化を妨げる向きに生じる、という意味です。
計算式の解説
基本となる式は $$\varepsilon = -\,\text{N} \cdot \frac{\Delta\Phi}{\Delta t}$$ です。ここで \(N\) は無次元（ループの巻数）、\(\Delta\Phi\) はウェーバ（Wb）、\(\Delta t\) は秒（s）で表されます。磁束の変化量を時間で割ると、変化率（Wb/s）が得られ、これは1巻あたりの電圧（ボルト）と数値的に一致します。これに巻数 \(N\)（とマイナス符号）を掛けることで、コイル全体に生じる誘導電圧が求まります。磁束そのものは $$\Phi = B \cdot A \cdot \cos\theta$$ で表されるため、磁束密度 \(B\)、ループの面積 \(A\)、向きの角度 \(\theta\) のいずれかを変えると磁束が変化し、起電力を誘導できます。
計算例
巻数100のコイルにおいて、0.1秒間に磁束が0.5 Wb変化したとします。変化率は $$0.5 \div 0.1 = 5 \ \text{Wb/s}$$ です。誘導起電力は $$-100 \times 5 = -500 \ \text{V}$$ となり、その大きさは 500 V です。マイナス符号は向き（変化を妨げる方向）を示しているだけなので、このコイルは 500 ボルトの電圧を生み出すことになります。
よくある質問
なぜ計算結果がマイナスになるのですか？ このマイナス符号はレンツの法則に由来します。誘導起電力は磁束の変化を妨げる向きに働くためです。実際の電圧の大きさは絶対値で示されます。
磁束の単位は何ですか？ ウェーバ（Wb）です。1テスラ×1平方メートル（T·m²）、あるいは1ボルト秒に等しい単位です。
磁束が一定の場合はどうなりますか？ \(\Delta\Phi\) がゼロの場合、起電力は誘導されません。電磁誘導が起こるには、磁束が変化していることが必要です。
