磁荷とは
静電界では、静止している電荷から電気力線が出ることで静電気力を与えました。
磁界では、静止している電荷が動いたときのことを考えます。
静電界と同じように考えるために、仮想的に磁荷という物を考えます。
磁荷そのものを基準として磁界の事を考える機会は非常に少ないですが、ビオ・サバールの法則を考える際には、磁荷を元に計算することとなります。
磁界と静電界の対応
電荷\(q_1[C]\)の作る電界に対応する、磁荷\(m_1[Wb]\)の作る磁界を表にまとめると次の通りとなります。
| 電荷量\(q_1[C]\) | 磁荷量\(m_1[Wb]\) |
| 正電荷・負電荷 | N極・S極 |
| 誘電率\(ε[F/m]\) | 透磁率\(μ[H/m]\) |
| 電気力線の本数 \(\displaystyle N=\frac{q_1}{ε}\) | 磁力線の本数 \(\displaystyle N=\frac{m_1}{μ}\) |
| 電界強度\(E[V/m]\) 電界強度\(E[V/m]\)は、電気力線の密度です。 \(\displaystyle E=\frac{N}{S}=\frac{q_1}{4πεr^2}\) | 磁界強度\(H[A/m]\) 磁界強度\(H[A/m]\)は、磁力線の密度です。 \(\displaystyle H=\frac{N}{S}=\frac{m_1}{4πμr^2}\) |
| クーロン力\(F[N]\) \(\displaystyle F=q_2E=\frac{q_1q_2}{4πεr^2}\) | クーロン力\(F[N]\) \(\displaystyle F=m_2H=\frac{m_1m_2}{4πμr^2}\) |
| 電束密度\(D[C/m^2]\) \(D=εE\) | 磁束密度\(B[Wb/m^2]\)(\(B[T]\)) \(B=μH\) |
磁力線
磁力線とは
磁力線とは、磁荷が作り出す磁界の向きを視覚的に表現するために使われる仮想的な線です。
静電界では、同様の物として電気力線がありましたが、その性質は殆ど同じです。
N極の磁荷からは放射状に磁力線が放出され、S極の磁荷に磁力線が吸収されます。
磁力線の性質
磁力線の性質
・N極から出て、S極に入る
・磁荷の無い所からは発生も消失もしない
・磁力線は交わらない
・磁力線は枝分かれしない
・磁力線は途切れない
・N極同士もしくはS極同士を近づけた場合、反発しあう。
・磁力線の向きと磁界の向きは同じ。
・磁力線の密度は磁界の強さに比例する。
磁力線の性質は、電気力線の性質と同じ性質を持ちます。
磁力線の本数
\(\Phi[Wb]\)の磁束から出る磁力線の本数\(N\)[本]は、\(\displaystyle N=\frac{\Phi}{μ_0}\)です。
磁力線の本数について考える機会は、論説問題で出てきたとき程度しかないと思われます。
過去問
難易度 ★☆☆☆☆
| 電験三種 令和４年度下期 問３ | 磁力線についての論説 |
難易度 ★★☆☆☆
| 電験三種 令和２年度 問４ | 磁力線の性質についての論説 |
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