ファラデーの電気誘導の発見

19世紀最大の電気・磁気の実験家であり、史上最高の実験物理学者のひとりであるファラデーは、10年間、磁石が電気を誘導することを証明しようと努力しつづけた。 1831年、彼は軟鉄の輪の反対側に巻いた2つの針金を用いて、ついに成功した(図7)。 コイルに電流を流すと、鉄のリングが磁化される。 2つ目のコイルは、1メートルほど離れたコンパスの針まで延長してある。 第一の回路をオンにすると、コンパスの針が一瞬たわみ、すぐに元の位置に戻るのがファラデーの観測した。 一次電流を止めると、コンパスの針は同じように振れたが、方向は逆であった。 ファラデーは、この実験結果を基に、1次コイルの周囲の磁場の変化が2次コイルに電流を誘起することを示した。 さらに、磁石を動かしたり、電磁石をオン・オフしたり、地球の磁場の中で電線を動かしたりしても、電流が誘起されることを示した。 ファラデーは数ヶ月のうちに、原始的ではあるが最初の発電機を作った。

ファラデーの磁気誘導実験

図7:ファラデーの磁気誘導実験の様子。 一次回路でスイッチSを閉じると、二次回路に瞬間的に電流が流れ、コンパスの針Mに一過性の偏向を与える

Encyclopædia Britannica, Inc.

ヘンリーは1830年に全く独立して電気誘導を発見したが、その結果が発表されたのは1831年にファラデーの仕事の知らせを受けてからのことだったし、この発見をファラデーほど十分に発展させてはいなかった。 1832 年 7 月の論文で、ヘンリーは自己誘導を報告し、正しく解釈した。 彼は長いらせん状の導体をバッテリーから切り離すと大きな電気アークを発生させた。 回路を開いたとき、電流の急激な減少によって、電池の端子と電線の間に大きな電圧が生じた。 2970>

ファラデーの思考には、電気と磁気の力線という概念が浸透していた。 磁石、電荷、電流が力線を生み出すことを視覚化したのである。 磁石の上に鉄粉のついた薄いカードを置くと、鉄粉が磁石の端から端まで鎖のように連なっているのが見える。 この線は力の方向を示しており、電流も同じように力線ができると考えたのである。 磁石と電荷の引力と斥力は、この鎖がつくる張力によって説明できる。 ファラデーは、1831年の時点で、誘導実験の際に磁気曲線を視覚化していた。彼はノートに、「磁気曲線とは、鉄粉によって描かれるような磁力の線のことである」と書いている。 ファラデーは、誘導が「遠くで」起こるという一般的な考えに反対し、代わりに、誘導は連続した粒子の作用により、曲がった力線に沿って起こるという考えを示しました。 後に彼は、電気や磁気は電場や磁場が存在する媒体を通して伝わり、すべての物質がある程度磁気を帯びるようになると説明した

電気、磁気、その他の物理学の分野を統合するための基礎を築いた研究者はファラデーだけではありません。 ドイツを中心とするヨーロッパ大陸では、電気、磁気、光学を数学的に結びつけている研究者がいた。 物理学者のフランツ・エルンスト・ノイマン、ヴィルヘルム・エドゥアルト・ヴェーバー、H.F.E.レンツらは、この時期に属する研究者である。 この頃、ヘルムホルツやイギリスの物理学者トムソン(後のケルビン卿)、ジュールらが電気と他のエネルギーとの関係を解明していた。 ジュールは、1840年代に電流と熱の量的関係を調べ、導体に電気が流れると加熱されるという理論を打ち立てた。 ヘルムホルツ、トムソン、ヘンリー、キルヒホッフ、ストークスらも、導体中の電気効果の伝導と伝播の理論を拡張した。 1856年、ウェーバーとドイツの同僚ルドルフ・コールラウシュは、電気単位と磁気単位の比を求め、それが光と同じ寸法であること、その速度とほぼ等しいことを発見した。 1857年、キルヒホッフはこの発見をもとに、電気の乱れが高導電性の電線上を光速で伝搬することを証明した

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