磁場は、磁石の周りの力の効果です。コンパスまたはその他の磁石は、磁場内の磁石によって生成される力を検出できます。
磁力線は磁場を表します。磁石の磁力線または磁力線は、磁石を囲む磁場の仮想線を指します。鉄の詰め物を棒磁石の周りに定着させると、磁力線に似たパターンが形成されます。コンパスを使用して、磁石の磁力線を決定することもできます。磁場はベクトル量であり、方向と大きさの両方を持っています。
磁場は、導体を流れる電流によって作られます。磁石を導体の近くに置くと、磁界が導体に力を及ぼすことがわかります。フランスの物理学者であるアンドレ・マリー・アンペールは、この現象を最初に特定しました。彼はまた、導体は磁石から等しく反対の力を受けると主張した.導体を流れる電流が逆になると、物体にかかる力の方向も逆になります。また、電流の方向が磁場に対して垂直な場合に変位が最大になることも発見されました。導体の力を決定するために、単純な規則を使用することができます。
磁場
磁場とは、磁石の影響が感じられる可能性がある磁石の周囲の領域を指します。磁力線は、磁場とその磁場および方向を表します。棒磁石、磁針、磁気コンパスはすべて製造された磁石の例です。
磁力線はさまざまな性質を示します。以下はそれらのリストです。
- 北極では磁場が発生し、南極では融合します。一方、磁力線は磁石内を北極から南極に移動します。
- 閉曲線は磁力線を構成します。
- 磁場の相対強度は、磁力線の近接度によって決まります。磁力線は互いに交差しません (磁力線が密集するほど、磁場は強くなります)。
直線導体に電流が流れると磁場が発生します。
同心リングの形をした磁場が、電流が流れる直線ワイヤを取り囲んでいます。磁力線は、電流が流れる直線ワイヤの磁場を表します。
電流の流れは、通電導体を介して磁場の方向を決定します。電流の向きが変わると、磁場の向きが逆になります。
垂直に吊るした通電導体を介して南から北に電流を流します。この場合、磁場は反時計回りに回転します。電流が北から南に流れる場合、磁場は時計回りになります。
右手の親指ルール
右手の親指の法則を使用して、直線導体を介した電流の方向で磁場の方向を示すことができます。マクスウェルのコークスクリュー ルールは別の名前です。
マクスウェルのコルクスクリュー ルール
ネジの前進方向が電流の方向を示す場合、ネジの回転方向は磁場の方向を示します。これは、マクスウェルのコークスクリューの法則によるものです。
磁場特性
- 磁場の大きさは、電流が増加すると増加し、電流が減少すると減少します。
- 距離が長くなると、電流によって生成される磁場の量が減少し、逆もまた同様です。磁力線の同心円の半径は、導体から遠ざかるにつれて大きくなり、磁場が弱まっていることを示しています。
- 磁力線は常に互いに平行に走っています。
- 互いに交差する磁力線はありません。
文字盤のルール
電流が増加すると磁場の大きさが増加し、電流が減少すると磁場は減少します。
距離が長くなると、電流によって生成される磁場の量は減少し、逆もまた同様です。磁力線の同心リングの半径は、導体から遠ざかるにつれて大きくなり、磁場が弱まっていることを示しています。磁力線は常に互いに平行に走っています。力線間にクロスオーバーはありません。
コイルの巻き数と磁場
コイルの巻き数が増えると、磁場の大きさが加算されます。コイルが「n」回巻かれている場合、磁場の大きさはコイルの 1 回巻の「n」倍になります。
ループの中心（コイル）での磁場強度は、次の要素によって決定されます。
(i) コイルの直径:磁場の強度はコイルの半径に反比例します。中心の磁力は半径が大きくなるにつれて低下します。
(ii) コイルの巻き数:各円形の巻きの電流は同じ方向を向いているため、コイルの巻き数が増えると中心の磁気強度が大きくなります。これは、各巻きによる磁場が加算されるためです。
(iii) コイルを通過する電気の量。 :電流強度が増加するにつれて、3 つの磁場の強度が増加します。
ソレノイドの電流は磁場を生成します。絶縁された銅線を円筒形にしっかりと巻き付けた多数の円形ターンを持つコイルは、ソレノイドとして知られています。通電ソレノイドは、棒磁石に似た磁場パターンを生成します。
電磁石:軟鉄に巻かれた絶縁銅線の大きなコイルが電磁石を構成します。電磁石は、ソレノイド内に磁場を作成することによって作成される磁石です。
フレミングの右手の法則
フレミングの右手の法則は、電磁誘導を説明するために使用できます。右手の人差し指、中指、親指が互いに垂直な方向を向いているとき、親指は導体に誘導される電流の方向を示します。相互に垂直な 3 つの軸、つまり x、y、z 軸を使用して、導体の動き、磁場、および誘導電流の方向を比較できます。
ソレノイドでは、電流が磁場を作り出します。
ソレノイドは、絶縁された銅線を円筒状に多数回巻きしたコイルです。電流がソレノイドに印加されると、一方の端が N 極として機能し、もう一方の端が S 極として機能する棒磁石のように動作し始めます。ソレノイド内の磁力線は直線状であるため、ソレノイド内の磁場は均一です。コイル内に磁性材料を挿入することにより、ソレノイドはそれを磁化することもできます。この手順の結果、電磁石が作成されます。
発電機
発電機がどのように作られ、どのように機能するかを見てみましょう:
- 機械式発電機は、機械エネルギーを電気エネルギーに変換します。
- 発電機は電気モーターと構造的に似ています。アーマチュアは、発電機の永久磁石の磁場内に配置されます。
- アーマチュアは車軸の周りを移動でき、ワイヤに接続されています。アーマチュアが電界内を移動すると、電界が発生します。
- 生成された電流の方向は、スピンの中間点に達すると変化します。発電機は、電流の方向がサイクルごとに 1 回変わるため、AC を生成します。
- スプリット リング整流子は、AC 発電機を DC 発電機に変換するのに役立ち、直流を生成します。
結論
磁石を囲む架空の磁力線は、それぞれ磁石の磁力線または磁力線と呼ばれます。棒磁石の周りに一定期間定着させた後、鉄粉は磁力線によく似た配置を形成します。コンパスは、磁石の磁力線を識別するためにも使用できます。他の量とは異なり、磁場はベクトル量であり、方向と大きさの両方を持っています。電流が流れる直線導体の近くには、同心リングの形をした磁場があります。磁力線は、電流が流れる直線ワイヤの磁場を表すために使用できます。
電流が流れる導体を流れる磁場の方向は、導体を流れる電流の方向によって決まります。
