宇宙の磁石から電気を取り出せば、その回転が止まるのはなぜ

質問

宇宙で浮かんでいる磁石を回転させて、そこからコイルで電気を取り出せば磁石の回転が止まるのはなぜですか？

回答No.2

dokodon · ベストアンサー

浮かんで回転しているだけならば磁石は何もエネルギーを消費しませんが、コイルで電気を取り出し始めるとそれはエネルギーを消費していることになります
エネルギーが電気に変わったわけです
電気に変わったエネルギーとは何だったかと言うとそれが磁石が回転している運動エネルギーなのです
電気が出つづけるためには回転しつづけなければいけませんが、回転する運動エネルギーが電気に変わるときにコイルと磁石の間には抵抗ができます
これは磁石の磁力に関係する抵抗で、この抵抗が磁石の回転にブレーキをかけていきます
そのため次第に磁石の回転は遅くなり止ってしまいます
この抵抗を簡単に確認する方法があります
プラモデルなどに使うモーターの電極に豆電球をつなげてください
モータの軸に糸を1ｍほど結びつけてその糸の先に重りをつけます
軸に糸を巻き取り、手を離すと重りによって糸が引かれ軸が回転します
そのときの重りの落ちる速度を豆電球がつながっていて光るときと、電球をはずし光らせないときとで比べてみてください
電球が光る＝エネルギーが発生し消費されているときには重りはゆっくり落ちていきます
逆に、電球をはずしエネルギーが消費されないときは重りは一気に下に落ちていきます

予断になりますが、この抵抗を利用したものに新幹線のブレーキシステムがあります

いかがでしょうか？

お礼

早速、ありがとうございました。
もう少し、教えていただきたいのですが、
磁石の磁力に関する抵抗とは何か教えていただけないでしょうか。

回答No.6

eiectron

あなたの迷っている点が分りました。

　あなたは、右巻きと左巻きは、反対だから、電流も反対になり、磁力線も反対になるだろうと、空想だけで、実行して見ていないために解決しないのです。
これは、今後モーター、発電機、トランスを扱う上で大変大事ですから、この際
解決しておきましょう。
　先ず、立体感覚があるでしょうから、右巻きコイルと左巻きコイルを紙の上に隣あわせに並べて書いてみてください。
　より自信を持つためには、今後のためにも、針金を５回巻きくらいの物を作って見ると尚よい。
　コイルの巻線内に誘起する起電力の方向（＝流れる電流の方向）を理解しやすくするために、この場合、四角いコイルの方が良い。

　磁石を回転し（例えば右回転）、Ｎ極から出る磁力線が四角いコイル辺の１辺を直角に切ったとして、起電力の方向（＝電流の方向）を確認します。

　この際フレミングの右手を使った判定法が分かりやすい（コイル内を通る磁束の変化にレンツの法則を当てはめるより）。当然、磁力線を静止させてコイル辺が上に（反対に）動いて、磁力線を切ったとして右手３指を当てはめます。

　★ここが結論です。コイルが右巻きでも、左巻きでも、コイル辺に誘導する電流方向は変わりません。これを確認する事です。　　　　　　　　　　　　　　　　

　すると誘導電流でコイル内に発生する磁力線の方向（＝磁界の方向、仮想磁石の方向）は、右巻き、左巻きに関係なく、回転してきたＮ極側がＳ極になるようにコイルに磁力線が発生し仮想磁石になります。この事は、回転磁石を吸引して磁石の回転を止める様に、反作用というか、フィードバックがかかります。
　これは、発電機で発電し、電流を流したした場合（電流を流す事を専門の方で不可をかけると言います）必ず着いて回る自然現象です。

　電圧を発生させているだけで電流を流さなければ、このフィードバックの力は戻ってきません。かかりません。

　全家庭が一斉に電気器具を使って電流を流すと、発電所の発電機は、急にこの問題と同じフィードバックがかかって重くなり止まろうとするから、水力発電なら水流を増加し、火力発電なら蒸気を強めて発電機の回転数を落ちないように制御しているのです。巻き線型モーターにも、変圧器にも電流を流すと必ずフィードバックがかかります。変化を妨げる方向に作用するエネルギー保存の法則が関わっているのが、人間の知恵が探り当てた自然現象の表現です。

　Ｎｏ、１さんに関連して。

回答No.5

iqdeflat

ちょっと待ってください。ほんとうに磁石の回転が止まるのでしょうか？

磁石を軸に回転させても磁場は回転しません
コイルを回転させなければ電気はとりだせません。

地球の磁場を説明するダイナモ説では
軸方向に磁場があるとき円板の回転方向に起電力が生じる。
この起電力には電流をコイルに流し、電流のつくる磁場は
もとあった磁場と同じ方向である。
こうして持続的にダイナモ作用が続くことになってます。

磁石が回転軸と垂直になってるとか、なんか条件があるのでは
ないでしょうか？

回答No.4

ymmasayan

説明の仕方は色々有りますが、
要は磁石の回転エネルギー（運動エネルギー）が電気エネルギーとして
取り出されるので、磁石の回転エネルギーが減って止まってしまうのです。

お礼

よくわかりました。ありがとうございました。

回答No.3

0shiete

回転エネルギーを電気エネルギーにして、取りだすので、
電気にして取り出せば取り出すほど、回転は弱まって、
最後には止まってしまいます。

お礼

よくわかりました。ありがとうございました。

回答No.1

ceita

コイルで電気を取り出すということは、
コイルに電流が流れますよね？

コイルに電流が流れると、コイルは電磁石になります。
そのときの電磁石（コイル）は回っている磁石を止めるような方向の磁力を持つことになります。

そのせいで止まってしまうのだと思います。

お礼

ありがとうございました。
少しわからないことがあります。
コイルの巻く方向を変えれば磁力の方向が変わり抵抗がなくなることになりませんか。