物理学におけるビオ・サバールの法則は、フランスの科学者ジャン・バティスト・ビオとフェリックス・サバールによる 1820 年の研究に基づく、電気とそれが生成する磁場との間の基本的な関係です。
物理学、特に電磁気学では、ビオ・サバールの法則は均一な電流によって生成される磁場を記述する数式です。
これは、磁場を電流の大きさ、方向、長さ、および近接性と関連付けます。ビオ – サバールの法則は静磁気学において重要であり、クーロンの法則が静電気学で果たすのと同様の役割を果たします。
導体を流れる電流、または移動する電荷は、磁場、または磁場が発生する可能性がある導体の周囲の空間内の領域を生成します。
周辺領域のある点での磁場の量は、電流が流れる導体の各サブエレメントまたはセグメントからのすべての寄与の合計と見なすことができます。ビオ・サバールの法則は、電流導体の 1 つの短いセグメントからの空間内の特定の点における磁場の値は、磁場に影響を与える各要因に依存すると述べています。
ビオ・サバールの法則
ビオ・サバールの法則によれば、通電導体のセグメントが磁場を生成します。そのセグメントは電流の要素と呼ばれ、ベクトル量です。
声明では、ビオ・サバールの法則は、A 点 A の磁気強度 (dB) は、小さな要素 (dl) を流れる電流 I に正比例すると述べています。
ビオ・サバールの法則では、磁場による任意の点 P で、通電要素 dl による dB は次の式で与えられると述べています。
ベクトル形式のビオ・サバールの法則
磁場がベクトル量であることは誰もが知っているので、ビオ・サバールの法則もベクトルの形で書くことができます。
したがって、dl が導体に流れる電流の方向の電流要素のベクトル表記であり、r が離れた点のベクトルである場合、その点の磁場は、ビオ・サバールの法則を利用して次のように決定されます。
したがって、これはベクトル形式のビオ・サバールの法則です。
通電円形ループによる磁場
円形ループの軸の磁場は、ビオ・サバールの法則を使用して計算されます。半径 a で電流が流れている I の円形ループの軸上の特定の点で、そこから距離 x 離れた点 P での磁場を計算する数式は、次の式で与えられます。
ビオ・サバール法の適用
ビオ・サバールの法則には次のような応用があります:
- この法則は、分子レベルで磁気応答を評価するために使用されます。
- ビオ サバールの法則は、頂点線によって誘導される空力理論の速度を評価するために使用されます。
- この法則は、電流が流れる導体による空間の磁場を決定するために使用されます。
- この法則は、2 つの長く平行な電流搬送導体間の力を決定するために使用されます。
- この法則は、円形電流ループの軸上の磁場を計算するためにも使用されます。
ビオ・サバール法の重要性
ビオ・サバール法の重要性は以下のとおりです:
- このビオ・サバールの法則は、静電気のクーロンの法則とまったく同じです。
- 一般に、電流を運ぶ非常に小さな導体に関係します。
- ビオ・サバールの法則は、対称電流分布に適用されます。
結論
この記事では、ビオ・サバールの法則とその重要性について学びました。物理学では、一般にビオ・サバールの法則が特定の場合に適用され、ランダムな形状の特定の導体を構成する一連の短い電流セグメント全体からの特定のポイントでの磁場への寄与を組み合わせます。
たとえば、電流を運ぶ長いワイヤでは、その近くの点での磁場の値は、電流の値に正比例し、ワイヤから特定の点までの垂直距離に反比例します。
