ある金属棒が、水平に設置された2本の平行なレールの上を滑走する構造を持った装置を考える。この装置では、金属棒とレールの接点が電気的に導通しており、レールの両端を導線などで接続すれば、棒・レール・導線を含む閉回路を構成できるようになっている。また、装置全体は一様で時間的に変化しない下向きの磁場の中に置かれているとする。このような状況下で金属棒を滑らせると、棒の運動に伴って回路内に電流が流れることがあるが、それが実際に生じるかどうか、あるいは電流の向きがどうなるかは、いくつかの条件によって決定される。
 
 まず、回路に電流を流すための第一条件は、金属棒が磁場中を運動していることである。棒が静止している場合には、磁場との相互作用による誘導起電力は発生せず、よって電流も生じない。しかし、棒が磁場と直角方向に運動すれば、ローレンツ力により自由電子が一方向に移動し、棒の両端に電位差が生じる。これがファラデーの電磁誘導の原理に基づく起電力である。
 
 ただし、この起電力が存在していても、それだけでは電流は流れない。回路が閉じていない場合、つまり導線の接続が不完全である、あるいは断線しているといった場合には、電位差が存在してもその間を電荷が移動することはできず、電流は成立しない。
 
 さらに、回路が閉じていて、かつ金属棒が磁場中を運動しているとき、初めて回路全体に電流が流れる。このときの電流の向きは、棒の運動方向によって決まる。たとえば、棒が右向きに運動していれば、電流は回路内を反時計回りに流れる。一方で棒が左向きに運動している場合には、電流の流れる向きは時計回りとなる。

カテゴリ: 物理
質問: 棒が右向きに動いており、回路が閉じている場合、電流の向きは何ですか。
回答: 棒が右向きに動いており、回路が閉じている場合、電流の向きは反時計回りです。