電験二種講座，講義紹介：電磁気学4（電磁誘導）
電験二種講座に関しても，予約受付を開始した講義について簡単に紹介していきたいと思います。
講義内容は，受講されている方の顔ぶれを見ながら，毎年調整しています。
昨年は三種の講義を受講済み方が大半だったのでその前提で講義をしていましたが，今年は大半の方が三種の講義を受講していません。
必要に応じて三種レベルのおさらいを手厚くおこないたいと考えています。
電磁気学の4回目の講義は「電磁誘導」です。
※あくまでも「簡単な紹介」ですので，講義で扱う全ての項目に触れているわけではありません。
磁気現象・磁気回路・電磁誘導の基礎（おさらい）
二種の学習をスムーズに進めるためには，三種レベルの内容にあやふやな点を残さないようにしたいところです。
しかしやみくもに三種の復習をしてみても，うまくいくとは限りません。
磁気現象についてはアプローチ次第で理解に大きな差が出るでしょうし，電磁誘導現象については誤解を残したままになるおそれがあります。
二種の勉強をするうえで必要となる「適切な」復習（おさらい）をします。
電磁誘導をより深く，正確に理解する
電磁誘導という現象は，結論だけを見れば簡単なことのようにも見えますが，より深く，正確に理解することで，「ここまでシンプルなのか」という感想も持つでしょうし，部分的には驚かざるを得ないでしょう。
電荷に働く力の要因は，○種類だけ
電荷に働く力の要因は，たったの○種類だけです。
まずはここが出発点になります。
誘導起電力の原因は，○種類
誘導起電力というのは，たとえそれが1本の式で表現されていても，原因は○種類あります。
それらの原因を個別に考えることは，電気機器の学習においても大いに参考になるでしょう。
「起電力と呼ばれるもの」のメカニズム
回路理論においては「起電力が 3 V ある」ということと「電位差が 3 V ある」ということを，ほとんど区別しません。
しかし物理学においては，起電力と電位差は全くのベツモノです。
「起電力と呼ばれるもの」の内部ではいったいどんなことが起きているのか––そのメカニズムを学びます。
起電力の定義
「起電力が 3 V ある」といったとき，その起電力というものはどのように定義されたものなのでしょうか。
電験の参考書では起電力の定義をあまり見かけないかもしれませんが，せっかくなので「起電力というものがどのように定義されているのか」を知っておきましょう。
起電力の式を，原因から導出する
使い慣れた起電力の式のうちの1本を，その原因にさかのぼって導出してみます。
（もう1本は，難しいのでやめておきましょう…）
起電力についての考察
磁束の発生源が複数ある場合
誘導起電力は，磁束（あるいは磁束密度）との関係で発生します。
誘導起電力の説明において「磁束の発生源が複数あった場合は…」といったことには，まず言及されません。
しかし，電気機器の学習をすればわかるように，磁束の発生源は複数あるのが一般的です。
では，磁束の発生源が複数ある場合，誘導起電力はどのようになるのでしょうか。
また，磁束の発生源が複数ある場合，どのように考えると「わかりやすくなる」のでしょうか（そして，そう考えて良い根拠は何なのでしょうか）。
こんなことを考察します。
検流計をつないだコイルに，磁石を近づけたら…
検流計をつないだコイルに，磁石を近づけたらどうなるか，を解析してみます。
解析結果から，「磁束の変化を妨げる向きに発生した起電力に応じて電流が流れた結果，どうなるのか」がわかるでしょう。
そして，初学者に提示するテーマとしては「難しすぎる」こともわかるでしょう。
抵抗と電圧源（起電力）を取り換えてみる
ある回路において，抵抗があったところに，抵抗の代わりに電圧源（起電力）を入れた場合どうなるかを考察します。
このようなことを考察する理由の一つとしては，ある電気機器の等価回路において，明らかに起電力で表現すべきところを抵抗で表現してしまっていることが挙げられます。
「起電力を抵抗で表現する」ことは，話がカンタンになるというメリットもありますが，正しい理解に到達しにくくなるというデメリットもあると考えています。
発電機＝起電力，電動機＝電磁力？
「発電機の原理はフレミングの右手の法則で，電動機の原理はフレミングの左手の法則です」などという言い回しは，べつに間違っているわけではありません。
しかし，100点満点だとすると，50点程度にとどまってしまいます。
発電機では，起電力「しか」発生していないのでしょうか？
電動機では，電磁力「しか」発生していないのでしょうか？
ファラデーの電磁誘導の法則は，いつでも成り立つ？
ファラデーの電磁誘導の法則が「成り立たない」例も紹介したいと思います。
（「成り立たない」と，括弧付きで表現させてください）
そのような場合でも「誘導起電力の原因」については，なにも覆されないことがわかるでしょう。
「磁束が動く」という考え方は，問題ない？
磁石の先から「磁束が生えている」と考えている人は，「磁石を動かせば，生えている磁束も一緒に動く」と考えるかもしれません。
しかし，「磁束が動く」などと考えて，問題ないのでしょうか？
「相対的な運動が同じなら，結果も同じ」なのか？
多くの場合，「相対的な運動が同じなら，結果も同じ」なので，この命題に疑問を持つことすらないかもしれません。
少し面白い例を挙げて，この命題が「つねに成り立つのか」を検証してみます。
起電力を計算する
電験二種の理論科目対策として，三種では扱わなかったような複雑な例における起電力を，いろいろと計算します。
電験二種なので，もちろん微分も積分も使います。
積分は，これまで主に行っていた「ベクトル場の線積分」とは違ったものを扱います。
積分における一つのスタンダードとして，使いこなせるようになって欲しいところです。
また，「 $\sin\omega t$ を $t$ で微分する」というのはどういうことなのか，微分の「公式」とグラフを付き合わせて，検証してみます。
電験二種講座：電磁気学の4回目の講義「電磁誘導」を受講希望の方は，「予約する」ボタンからご予約のうえお越しください。
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