物理 電磁気学

電磁誘導のまとめ【学習ロードマップ】

羽白 いむ

東京大学医学部医学科卒 現役医師
東大指導専門塾鉄緑会 物理・数学科元講師
物理基礎のトリセツ!著者
数学のトリセツ!共著者
「鉄緑会 東大物理問題集」共著者

力学と電磁気が融合する入試の花形「電磁誘導」。2026年の東大物理でも第2問で出題されました。「起電力を求めて回路を解き,力に戻る」という一連の流れを型として身につけるのが攻略の鍵です。

このページは,当サイトの電磁誘導シリーズを学習順に整理したまとめページです。4記事+要点整理で,電磁誘導を体系的にマスターできます。

電磁誘導マスターへの4ステップ

Step1 ファラデーの法則をつかむ

磁束の変化が起電力を生むというm電磁誘導の根本法則から。レンツの法則による向きの判定も扱います。

ファラデーの電磁誘導の法則
ファラデーの電磁誘導の法則
磁束の変化に注目するファラデーの電磁誘導の法則と,向きの決め方を導入します。
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Step2 誘導起電力の求め方をマスターする

$\bun{\varDelta\Phi}{\varDelta t}$ で求めるか,$vBl$ で求めるか。状況に応じた起電力の計算方法を整理します。

誘導起電力の求め方
誘導起電力の求め方
誘導起電力を磁束の微分から求める方法と,動く棒として捉える方法の使い分けを扱います。
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Step3 問題へのアプローチを固める

電磁誘導の問題の解法テンプレートを身につけます。

電磁誘導の問題へのアプローチ
電磁誘導の問題へのアプローチ
電磁誘導の問題に共通する解法の手順(回路方程式+運動方程式)を整理します。
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Step4 エネルギー収支で仕上げる

回路全体に注目し,ジュール熱と運動エネルギーの収支を考えます。電磁誘導を総仕上げです。

回路のエネルギー収支関係
回路のエネルギー収支関係
ローレンツ力が仕事をしないことに注目し,回路の視点と力学の視点の両方からエネルギー収支を確認します。
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電磁誘導の要点まとめ

起電力の求め方

方法使いどころ
ファラデーの電磁誘導の法則$V=N\left|\dfrac{\varDelta\Phi}{\varDelta t}\right|$コイル・磁場が時間変化する場合
導体棒の公式$V=vBl$導体棒が磁場を横切る場合

向きはレンツの法則(磁束の変化を妨げる向き)で判定します。

解法テンプレート

  1. 誘導起電力の大きさと向きを求める。
  2. 導体棒を電池とみなして回路図をかき,電流を求める。
  3. 電流が磁場から受ける力(電磁力)を求める。
  4. 運動方程式を立てて運動を追う(終端速度は加速度 $0$)。

よくあるつまずきポイント

Q誘導電流の向きがいつも不安です。
A「磁束の変化を邪魔する向き」と唱えながら,①磁束の向き ②増えるか減るか ③それを妨げる磁場を作り出す向き,の3段階で機械的に判定しましょう。
Q$vBl$ はいつでも使える?
A導体棒が磁場を垂直に横切る場合の式です。斜めに動く場合は磁場に垂直な速度成分を使います。コイル全体の磁束変化を扱うときはファラデーの法則に戻りましょう。
Q終端速度はどう求める?
A電磁力(ブレーキ)と外力がつり合って加速度が $0$ になったときの速度です。運動方程式で $a=0$ とおけば求まります。エネルギーの問題では「外力の仕事=ジュール熱」の関係も確認しましょう。

さらに演習を積みたい人へ

電磁誘導は,東大をはじめとする難関大入試の頻出テーマです。基本をマスターしたら,過去問ベースの問題集で仕上げの演習を積みましょう。

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