レンツの法則：電磁気学における基本原理
1834年に物理学者ハインリヒ・レンツによって定式化されたレンツの法則は、電磁誘導のファラデーの法則と密接に関連した電磁気学の基本原理です。レンツの法則は、導体が変化する磁場にさらされたときに誘導される起電力（EMF）とその結果として生じる電流の方向を記述しています。レンツの法則は、誘導されたEMFが、それを引き起こした磁束の変化に反対する方向に電流を生じることを示しています。この反対作用は、エネルギー保存の原理によって生じ、システム内のエネルギーバランスを維持しようとします。
より簡単に言うと、閉じた導体ループを通る磁場が増加すると、増加に反対する磁場を作り出す方向に誘導電流が流れます。逆に、磁場が減少すると、減少を支持する磁場を作り出す方向に誘導電流が流れます。ファラデーの法則における負の符号（EMF = -dΦB/dt）は、誘導されたEMFとその結果の電流が磁束の変化に反対することを示しています。
電磁誘導の応用
電磁誘導は、技術や産業のさまざまな分野で多くの応用を持っています。最も一般的な応用例を以下に挙げます：
- 電気発電機：これらの装置は、磁場内でワイヤーのコイルを回転させることにより、機械的エネルギーを電気エネルギーに変換します。コイルが回転すると、コイルを通る磁束が変化し、起電力（EMF）が誘導され、電流が発生します。
- 変圧器：変圧器は、交流（AC）回路における電圧と電流のレベルを変更するために使用されます。共通の磁心を巻き回した二つのコイル（一次および二次）から構成されます。一次コイルを通るAC電流が変化する磁場を生成し、これが二次コイルに電圧を誘導します。
- 誘導モーター：産業や家庭用機器で広く使用されています。ローターに電流を誘導し、ステーターの磁場と相互作用してトルクを生成します。ローターは直接電源に接続されていないため、誘導モーターは他の電動モーターと比較して信頼性が高く、メンテナンスが少なくて済みます。
- 誘導充電：この技術は、電磁誘導を使用して充電ステーションと充電されるデバイス（スマートフォンや電気自動車など）の間でワイヤレスでエネルギーを転送します。充電ステーションが交番磁場を生成し、デバイスのコイルに電流を誘導してバッテリーを充電します。
電磁誘導のシンプルな例
ガルバノメーター（小電流を測定するための敏感な計器）に接続されたソレノイド（ワイヤーのコイル）を考えます。ソレノイドは外部電源に接続されていません。ここで、北極をコイルに向けてバー磁石を素早くソレノイドに近づけます。磁石が近づくにつれて、ソレノイド内の磁場が変化します。ファラデーの電磁誘導法則により、この磁束の変化はソレノイドに起電力（EMF）を誘導し、電流が発生します。ソレノイドに接続されたガルバノメーターは振れを示し、誘導電流の存在を示します。
磁石を動かすのを止めると、ガルバノメーターはゼロに戻り、ソレノイドを流れる電流がないことを示します。今、磁石をソレノイドから遠ざけると、ガルバノメーターは再び振れますが、逆方向になります。これは、磁石の磁場がソレノイド内で減少しているため、誘導電流が磁束の変化を支持する方向に流れるためです。
このシンプルな実験は、変化する磁場が導体に電流を誘導する方法を示しています。
