ファラデーの法則、フレミングの法則を勉強する

参考書みて図やコツなどを読み、ChatGPTで文字ベースで改めて学んでいきます。私は電子工学科卒なのでこんなこと当然かもしれないんですが、これまでの実務で全く使わないし本当に頭の片隅にあるくらいです。

参考書開いて思ったんですが、中学校の復習とかいちいち書かないでほしいですね。恐らくそれくらい簡単なんだよと読者に伝えたいのだと思いますが、私としてはそんなことも分からない自分。となってしまいますね。普通に必要な知識を必要なだけ淡々と教えてほしい。いつでも、何度でも。

フレミングの左手の法則で電磁力の方向はなんとなく実務で考えたこともあるくらいの内容でしたが、右手の法則が発電側というのは全然頭に残ってなかったですね。あと、人の名前とか法則の名前も覚えるのが苦手なんでファラデーの法則と聞いて全然パッと頭の中に出てこないもんですが、中身をみるとあーそうね。となりますね。

私の過去の実務経験でいくと、エレベータメンテナンスとかでは圧倒的にモーターが出てきますね。三相誘導電動機とか。モーターって三菱電機とかがよく作っていると思うんですが、本当にいたるところであの電動機見ますよね。データセンターのファシリティ管理をしていたことがあるんですが、ファンの周りでとにかくモーターだらけです。消防設備でいうと建物火災からの万が一で排煙の設備でFDと書かれるファイヤーダンパーとか、廊下の煙を強力に排煙するところにでかいモーターがついていたな。というイメージがあります。私がアホだからなんですけど、普通の導線に電流流して力がこっち。とかは簡単にわかるのに、コイルになったとたん回路がくるくるするんでめっちゃ混乱するんですよね。モーターとか三相誘導電動機とかもコイル重ねて巻きまくっていて私の頭も混乱します・・・。

そういえばファラデーの法則では実務でいうとトランスなんですが、私もファシリティ管理でトランスの日常点検とかをしていました。私が担当していた設備は特高受電で66,000V受電を6,600Vに変圧するために馬鹿デカいトランスがあって、室内置きだったのでとても暑く、PACと呼ばれるパッケージエアコンでせっせと部屋を冷却していた光景を思い出します。スラムドッグミリオネアみたいに断片的な実務経験からちょっとずつ知識つけて賢くなりたいね。

消防設備士の勉強で出てくる ファラデーの法則・フレミングの法則・磁束・磁界・運動の方向 は、試験対策だけでなく、実際の現場で「設備が動かない」「信号がおかしい」を切り分けるときに効いてきます。
ここでは、まず用語の関係を整理して、次に どの設備・どんな場面で役立つか をセットで書きます。

1. まずは押さえる：磁界と磁束の違い

磁界（磁場）

磁石や電流のまわりにできる“磁力がはたらく空間” のこと。
モーター、リレー、ソレノイド（電磁石）、変圧器など、消防設備の制御盤周りには磁界を使う部品が普通に入っています。

磁束

磁界が“どれくらいの量”で、ある面（コイルなど）を貫いているか を表すもの。
ここがポイントで、現場で効くのは次の一言です。

• 磁束が変化する → 電圧（起電力）が生まれる

この「変化」が発電やセンサ、誤作動の原因にもつながります。

2. ファラデーの法則：磁束が変化すると電圧が生まれる

原理（試験での核）

コイルを貫く磁束が変化すると、起電力（電圧）が生じる。
（変化が大きいほど大きい）

現場での“役立ちどころ”

消防設備の現場では、ファラデーの法則は主に次の2つに直結します。

(1) 変圧器（トランス）・電源回りの理解

受信機や制御盤の電源部には、ACを変換するためのトランスが入っていることがあります。
トランスは「磁束の変化」を利用して電圧を作り変えているので、

• **一次側に交流（変化する電流）**が流れる
  → 鉄心に変化する磁束ができる
  → 二次側に誘導起電力が出る

という流れで説明できます。

不具合切り分けの考え方：
「一次側（入力）に交流が来てるのに二次側が出ない」なら、巻線断線や内部異常など“磁束変化を伝えられない状態”を疑う、という筋道が立ちます。

(2) 誘導ノイズ（誤作動・誤報）のイメージが持てる

現場で意外と効くのがこれ。
近くに強い電流の配線や機器があると、磁界が変化して配線に誘導電圧が乗ることがあります。

• 長い配線
• ループ状の配線
• 動力線と並走
• 接地やシールドが不適切

こういう条件だと「磁束が変化して“勝手に電圧が生まれる”」方向に寄ってしまい、誤作動の説明や対策が理解しやすくなります。

3. フレミングの法則：向きを決める（右手＝発電、左手＝モーター）

消防設備士の試験で混乱しやすいのは、ここが「向きを決める話」だからです。
現場だと「どっち向きに動く/回るはずか」「なぜ逆転したか」を考えるときに効きます。

3-1. フレミング右手の法則（発電：動かして電気が出る）

導体を磁界の中で動かしたとき、誘導電流（起電力）の向きを求める。

• 親指：運動の方向（導体が動く向き）
• 人差し指：磁界の方向（N→S）
• 中指：電流の向き（誘導電流）

現場での例

消防設備単体で「発電機」を触ることは多くないですが、考え方はセンサやノイズの理解に直結します。
「動いた」「変化した」→「電圧が出る」の方向を、頭の中で矢印として持てるのが強いです。

3-2. フレミング左手の法則（モーター：電気で動く）

磁界中の導体に電流を流したとき、力（動く向き）を求める。

• 親指：力（動く方向）
• 人差し指：磁界（N→S）
• 中指：電流（＋→−の向きで考えることが多い）

現場での例：ダンパー・ファン・ポンプ等（「動かす系」）

消防設備に関連する機器には、何らかの形でモーターが使われます（防排煙設備のダンパー、送風機、ポンプなど）。
モーターは「電流×磁界」で力が出るので、

• 回らない
• トルクが弱い
• 逆回転した（※結線や相順の影響など）

といった症状のとき、“電気が来ているのに動かない”＝力が出る条件が崩れている という見立てができます。

4. 「運動の方向」は何の方向？（ここが出題＆現場で迷いやすい）

発電（右手）の運動の方向

導体（コイル）が磁界の中で動く向き。
→ その結果、誘導電流（起電力）の向きが決まる。

モーター（左手）の運動の方向

導体が磁界から受ける力で動く向き（力の向き）。
→ 電流と磁界が分かれば、動く向きが決まる。

現場目線の言い換え：

• 右手：動かしたら“電気が出た”側（誘導）
• 左手：電気を入れたら“動いた”側（駆動）

5. 実務でこの知識が効く「よくある場面」3つ

(1) リレー・ソレノイドが動かない／チャタリングする

リレーやソレノイドは電磁石（コイルで磁界を作る）なので、磁束・磁界のイメージがあると、

• コイルに電流が流れない
• 電圧不足で磁力が弱い
• 接点が不安定（チャタリング）

などの切り分けが「ただの暗記」から「理由付き」に変わります。

(2) 配線ルート変更や盤内改造で誤作動が出た

配線が動力線と並走した、ループができた、長くなった…
→ 磁束の変化を拾って誘導されるという筋が立つので、対策（距離を取る・交差させる・ねじり対・シールド・接地など）を説明しやすくなります。

(3) モーター系の機器が回らない／逆回転／力が弱い

「磁界×電流で力が出る」
→ だから 電流の向き・供給状態・結線状態 を見る、という手順が自然に出ます。

6. まとめ（試験にも現場にも効く“1行”で整理）

• 磁界：磁力が働く空間
• 磁束：磁界が面を貫く量
• ファラデーの法則：磁束が変化すると電圧が生まれる（ノイズやトランス理解にも効く）
• フレミング右手：動かして電気（発電・誘導の向き）
• フレミング左手：電気で動く（モーター・力の向き）
• 運動の方向：右手は「動かす向き」、左手は「力で動く向き」