リニアモーターカーとローレンツ力

質問

リニアモーターカーが浮上して前進するのは、ローレンツ力が原因ですか。軌道側面左右のコイルに周波数可変の交流電流を流して、車体の永久磁石にローレンツ力を与え、浮上と前進の制御を可能にしているのですか。

頓珍漢な質問で済みません。

回答No.1

QCD2001 · ベストアンサー

何でもかんでもローレンツ力にこじつけるのはやめにしませんか。
ローレンツ力を考えるのなら、磁場がどこからどの方向へ発生していて、電荷がどこからどの方向へ動いていて、その結果力がどちらからどちらへ向けて発生するのかを考えます。

車体に磁石をつけるとしたら、車体のどこへ、磁極がどちらを向くようにつけて、磁場をどの方向へ発生させるのですか？
丸く巻いたコイルに交流電流を流すとしたら、電流は電線の方向に流れますから、コイルの巻き線の部位によって発生するローレンツ力の向きが異なります。コイルの輪っかはどちらに向けるのですか？車体の方に輪が向くのですか？輪が上を向くのですか？輪が進行方向を向くのですか？そのときコイルの輪のどの部分の電流にどの方向の力が発生するのかを考えてみてください。

今仮に、永久磁石のN極が車体の上を向き、S極が下を向くように磁石を車体に取り付けたとします。この永久磁石から発生する磁力線はN極からS極へ向かいますから、リニアモーターのコイルの部分には上から下へ向けて磁界が生じています。
コイルの輪っかが車体の方を向くようにコイルをつけたとします。車体から見て時計回りの方向に電流を流してみます。

車体から見てコイルの輪の上の部分に流れる電流は、車体の進行方向に流れることになります。この部分に働くローレンツ力はどちらを向いているでしょうか？

次に、コイルの輪の下の部分を考えてみます。ここを流れる電流は進行方向とは逆方向に流れています。この部分に働くローレンツ力は、どちらの方向へ作用するでしょうか？

では、コイルの車体から見て右側の部分はどうでしょうか？電流の向きはどちら向きですか？
この部分に働くローレンツ力はどちら向きですか？

そして、コイルの車体から見て左側の部分を考えてみましょう。電流の向きはどちら向きですか？
この部分に働くローレンツ力はどちら向きですか？

コイルの4つの部分に働くローレンツ力を合計すると、どんな力になりますか？

お礼

超電導コイルからは360°の方向にローレンツ力が発生するので、結局相殺される訳ですね。分かりやすい解説に感謝致します。リニア新幹線もリニア地下鉄もローレンツ力は使わないのですね。尊敬する中学校の先生が、私でも理解できるようにフレミングの法則を教えてくれたので、ローレンツ力にこだわっています。肝臓と繰り返した映画カンゾウ先生みたいですが、私は今も生徒です。

上（神様）下（自然）前（他人）後（自分）全てを考えると良い判断ができるという聖書講演を聞いて、フレミングの法則に似ていると思いました。

超電導コイルの４分の３を鉄板で覆ったり遠ざけたりして、４分の１だけが車体側の磁石に影響する軌道設計にすれば、浮上と推進のベクトルが発生するような…。でも効率が悪そうです。ご指導をありがとうございます。