ファラデーの法則と自己インダクタンスLの関係をわかりやすく解説

電磁気学の基本法則の一つであるファラデーの電磁誘導の法則は、高校物理でも重要なテーマです。この法則は、コイルを流れる磁束の変化が電圧（起電力）を生じることを表していますが、自己インダクタンスLを用いても表現することができます。この記事ではその関係を丁寧に解説します。

ファラデーの法則の基本形

ファラデーの電磁誘導の法則は次のように表されます。

誘導起電力E = – ΔΦ / Δt

ここで、ΔΦは磁束の変化量、Δtは時間の変化量です。マイナスはレンツの法則に対応するもので、起電力が磁束変化を打ち消す方向に働くことを示しています。

自己インダクタンスLは、コイル自身が作る磁場により、電流の変化に抵抗しようとする性質を示す定数です。定義式は以下の通りです。

Φ = L × I

つまり、磁束ΦはインダクタンスLと電流Iの積で与えられます。

自己インダクタンスを用いると、ファラデーの法則は以下のように変形できます。

E = -L × (ΔI / Δt)

ここでΔI/Δtは電流の時間変化率を表します。つまり、電流が急激に変化するほど、起電力が大きくなることがわかります。

例えば、ある回路で電流が0Aから1Aに0.5秒で増加し、自己インダクタンスが2H（ヘンリー）であるとすると、誘導起電力は。

E = -2 × (1 / 0.5) = -4V

負の符号は、電流の増加を妨げる向きに電圧が生じていることを意味します。

自己インダクタンスLは高校ではあまり深入りされませんが、理解しておくと回路の過渡現象や電磁誘導の現象をより深く学べます。特に交流回路やRLC回路を学ぶ際に重要です。

ファラデーの法則は自己インダクタンスLを使って、電流変化に応じた起電力を表すことができます。これは、電気回路の動作や電磁誘導を理解する上で非常に重要な考え方です。高校物理の段階でも、Lの意味と基本的な式変形を押さえておくと、より深い理解が得られるでしょう。