磁場の発生源


磁場の発生源は電流<=電荷を持つ物質の並進・回転・自転運動

重力場(地表面)・電場・磁場が、それぞれ質量・荷電・運動する荷電に及ぼす力の式を思い出そう

磁場にもとづく力だけは 磁場と垂直方向に働く
各々の場の発生源:質量M・電荷Q・電流(微小電流要素Ids)
重力場<=質量m 電場<=電荷q 磁場<=電流要素ids

場の大きさは場の源泉物質からの距離の自乗に比例
磁場だけは動径方向と電流の方向とに垂直な方向を持つ

具体例:定常電流Iが発生する磁場
非常に長い導線に流れる直線電流Iの磁場

右手親指を電流の方向として
導線を4本指でつかむと、
4本指が指す方向が磁場の方向

ソレノイドの導線(コイル線)を流れる螺旋電流の磁場

磁力線の方向は上の直線電流の積み重ねを
考えればよい
ソレノイド内部の磁場は一様で
右式の大きさになる
ソレノイド外部の磁力線は
棒磁石の周囲の磁力線と似る

磁場と定常電流との一般的な関係:アンペールの法則
電流Iの回りを閉曲線で囲む。
この閉経路に沿って、Iが作る磁場Bについて
Bdsを計算し経路に沿って積分すると
Iに比例する大きさになる。
上のアンペールの法則は
荷電を持った物質が実際に運動してできる伝導電流だけでなく、
空間の電場が変動することによる磁場にまで一般化される。

コンデンサーに交流電圧をかけると、絶縁体部には電流は流れない。
しかし、絶縁体内の電場は変動しており、そこには磁場が生じているのだ。

物質内の磁気はどこから発生するのだろうか
どんなループ電流も磁場を作る(磁気モーメントを持つ) 原子内の磁気の源:
電子が原子核の周囲を回る軌道運動(通常小さい)<=反対向きに回る電子同志では相殺
電子のスピン(〜自転)(これが主役) <=反対向きのスピンを持つ電子がペアになると相殺
原子核内での陽子の軌道運動(はるかに小さい)

元素は電子をいくつ持つかでその磁性が決まってくる
多くの絶縁体はスピンの局在で磁性が生ずる
導体では結晶内部で動き回る自由電子のスピンが磁性を発生する


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