磁場
磁場は、磁石、電流、または変化する電場が存在する場合のベクトル場であり、磁力が観察される場合があります。地球上に見られるような磁場は、磁気コンパスの針やその他の永久磁石を磁場の方向に整列させます。磁場は、荷電粒子を円形またはらせん状のパターンで移動させます。電気モーターの機能は、この力に基づいており、磁場内のワイヤの電流に加えられます。磁場は静止しており、一方向に連続電流を流す永久磁石またはワイヤを取り囲む場合、静磁場と呼ばれます。その大きさと方向は、どの場所でも一定です。交流電流または変動する直流電流の周囲の磁場は、振幅と方向が絶えず変化しています。
磁力線
磁力線は、磁場の見えない力線を視覚的に表現したものです。慣例により、線は磁石の北極から南極までの力をたどります。線の間のギャップは、磁場の相対的な強さを表します。磁場が大きいほど、線は近くなります。磁力線の形状、強度、方向は、鉄やすりとコンパスを使用して追跡できます。
プロパティ
磁場に関する広範な研究により、多くの破ることのできない法則が明らかになりました。
- 磁力線は磁場を説明するために使用されます (線は絵を描く道具であり、それ自体が物理的な存在ではありません)。これらのルールは、磁力線の特徴を概説しています:
- 磁場の方向は、空間の任意の点で磁力線の接線方向に見ることができます。フィールド ラインは小さなコンパスで示されます。
- フィールドの強度は線の近さに比例します。線に垂直な単位面積あたりの線の数に比例します (面密度と呼ばれます)。
- 磁力線が交差することはありません。したがって、磁場は空間内のすべての場所で一意です。
- 磁力線は無限に長く、始まりも終わりもない閉じたループを生成します。北極から南極まで移動します。
フレミングの右手の法則
ファラデーの電磁誘導の法則によると、導体が磁場内を移動するときはいつでも、誘導電流が流れます。この導体が磁場内に強制的に押し込まれると、加えられる力、磁場、および電流の方向の間に関係があります。
フレミングの右手の法則は、これら 3 つの方向の関係を決定します。
このルールによると、「右手は、人差し指、人差し指、親指が直角になるように差し出す」。人差し指が力線の方向を示す場合、親指は運動または加えられた力の方向を表し、人差し指は誘導電流の方向を表します。」
円形ループを流れる電流による磁気
このまっすぐなワイヤーが曲がっているとしましょう。
円形ループの形で電流が流れます。電線に電気が流れると磁気誘導が発生します。円の円周は磁力線によって形成されます。電流が流れるストレートによって磁場が発生することはよく理解されています。ワイヤーの長さは、ワイヤーからの距離に比例します。円形ループに曲げられたワイヤの例。電流が流れる円形ループの周囲の磁場を示す同心リングは、ますます大きくなります。ワイヤーから離れるにつれてサイズが大きくなります。
円形の中心に到達するまでに、円形の磁力線の曲率半径はループ内で増加し続けます。その結果、円の中心付近では、これらの大きな円の弧は直線で表されます。磁場は、電気を運ぶワイヤ上のすべてのポイントで生成され、右手の法則を使用してループの中心に直線として現れます。各パーツが完全であることを確認するのは簡単です。ループ内で、ワイヤは同じ方向の磁力線に寄与します。
円形ループの中心における磁場 B の大きさは次のように与えられます:
B =( μ0 I ) / ( 2 R )
ここで、μ0 は透磁率、I は電流、R はループ半径を表します。
結論
磁場は、磁石、電流、または変化する電場が存在する場合のベクトル場であり、磁力が観察される場合があります。磁力線は、磁場の見えない力線を視覚的に表現したものです。磁場が大きいほど、線は近くなります。磁場を説明するために磁力線が使用されます。これらの規則は、磁力線の特徴の概要を示しています。磁場の方向は、空間の任意の点で、磁力線に接する方向に見ることができます。フィールドの強度は、線の近さに比例します。
