正解は「電機子コイルの回転方向を反転させても出力電圧の向きは変わらない」です。
コイルに発生する起電力や発電機においては、フレミングの右手の法則が適用されるので、正しいです。
誘電起電力は磁束の方向に対して、逆方向に(打ち消す方向)に生じます(レンツの法則)。
電機子コイルを反転すると磁束の方向も逆になるため、誘電起電力はそれを打ち消す方向に生じます。
したがって、誘電起電力の方向が変わらないのは誤りです。
回転速度と出力電圧は比例関係にあるため、正しいです。
磁束の大きさと出力電圧は比例関係にあるため、正しいです。
磁束 B の中に置かれた導体を、直角方向に速度 v で動かすと、誘導起電力 e が発生します。磁束、導体速度、起電力のそれぞれの方向は、フレミングの右手の法則に従います。
磁束 B の中に問題図のような面積 S のコイルを置いて、角速度 ω で回転させると、直角方向に速度が生じ(回転角度にによって大きさは変わりますが)、誘導起電力 e が生じます。その大きさは、次の式で表されます。
e ＝ ω B S sinωt
この式を元にして、選択肢を見ていきましょう。
○ 正解です。
× 誤りです。回転方向を変えると、コイルの速度方向が変わるため、出力電圧の向きが変わります。
○ 正解です。回転速度が上がると、出力電圧も上がります。
○ 正解です。回転数が一定になると、出力電圧は磁束Bと比例関係になります。
フレミングの右手の法則とは、右手の人差し指が磁束密度の方向、親指が導体速度の方向、中指が誘導起電力の方向となります。
直流発電機の原理に関する問題です。
〇 正しいです。
中指＝電流の方向
人差し指＝磁界の方向
親指＝力の方向
になります。
✕ 誤りです。
回転方向が反転すれば、フレミングの右手の法則でいう親指の方向が、逆になるので、
電流方向も反転します。
〇 正しいです。
回転速度が上がると、コイルが磁界を切る速度も上がるので、起電力が増加します。
〇 正しいです。
選択肢のとおりです。
フレミングの法則には、左手と右手があります。
それぞれ適用する場面が違うので、注意が必要です。
