磁場の定義、特性、単位、式、問題例
磁場、特性、単位、式、質問と回答の例を理解する：は、移動する電荷（電流）によって形成される場であり、他の移動する電荷に力を発生させます。 （単一粒子の量子力学的スピンは磁場を形成し、スピンは電流のようにそれ自体の影響を受けます。 これが「永久的な」強磁性体の磁場を引き起こす原因です。
関連する可能性のある記事も読んでください： 電磁誘導：定義、アプリケーション、および式と完全な問題の例
磁場の定義
物理学における磁場は、移動する電荷（電流）によって形成される磁場であり、他の移動する電荷に力が現れる原因となります。 （単一粒子の量子力学的スピンは磁場を形成し、スピンは電流のようにそれ自体の影響を受けます。 これが「永久的な」強磁性体の磁場を引き起こす原因です。 磁場はベクトル場です。つまり、時間とともに変化する可能性のあるベクトル空間内の任意の点に対応します。 このフィールドの方向は、フィールドに配置されたコンパスの針の方向と同じです。
磁場は磁石の極の周りの空間であり、引力/反発力は他の磁石によってまだ感じられます。 広い意味で フィールド 磁石は、移動する電荷（電流）によって形成される場であり、他の移動する電荷に力が現れる原因となります。 （単一粒子の量子力学的スピンは磁場を形成し、スピンは電流のようにそれ自体の影響を受けます。 これが「永久的な」強磁性体の磁場を引き起こす原因です。 磁場はベクトル場です。つまり、時間とともに変化する可能性のあるベクトル空間内の任意の点に対応します。 このフィールドの方向は、フィールドに配置されたコンパスの針の方向と同じです。
関連する可能性のある記事も読んでください： 電磁波：定義、特性、種類、式、および完全な問題の例
磁場特性
マクスウェルの研究は、静電気と磁気を大部分調整し、2つの場に関する4つの方程式のセットをもたらしました。 ただし、マクスウェルの方程式に基づくと、異なる現象を説明する2つの異なるフィールドがまだあります。 電場と磁場は同じものの2つの側面であるという特殊相対性理論でそれを示すことができたのはアインシュタインでした 同じ（テンソルレベル2）で、観測者は磁力を感じることができます。観測者が動く場所では、磁力だけを感じることができます。 静電。 したがって、特殊相対性理論を使用すると、磁力は移動する電荷の静電力の形になります。 そして、静電力とこれらの電荷の動きの知識から予測することができます（ 観察者）。
磁石は、同じ方向を向く小さな磁石（基本磁石）で構成されています。各磁石には、N極とS極の2つの磁極があります。 2つの極の特性は次のとおりです。
- 同様のポールを近づけると、互いに反発します
- 異なる極を近づけると、互いに引き付け合います。
棒磁石を中央で切断すると、基本磁石の方向に一致する極を持つ新しい磁石が形成されます。
- 磁気特性は、金属（鋼や鉄など）またはその他の磁性物体を引き付ける可能性があります。
- 磁気特性には、上記で説明した2つの極があります。 つまり、北極と南極。 磁石には常に一対の極があります。 細かく砕いても、磁石には2つの極があります。
- 同じ名前またはタイプの磁極は反発します。 一方、ポールとは異なり、常に引き付けられます。 たとえば、磁石AのN極を磁石BのN極に近づけると、2つの磁石が反発します。 ただし、磁石AのN極が磁石BのN極に近い場合は、引き付けられます。 男の子が女の子が好きなようです。 それはそれが正常であることを意味しますか？
- 磁石の周囲には、磁場と呼ばれる磁石自体の影響を受けた領域があります。 たとえば、磁石の近くにピンを置くと、ピンは磁石に引き付けられてくっつきます。
磁気特性に基づくオブジェクトの分類。
物体は、その磁気特性に基づいて、強磁性（磁石に強く引き付けられる物体）の2種類に分類されます。 常磁性（磁石が弱く引き付けることができる微粉）および反磁性（磁石が引き付けることができないもの）。
- 例 強磁性 鉄、鋼、ニッケル、コバルトです。
- 例 常磁性 プラチナとアルミニウムです。
- 例 反磁性 亜鉛とビスマスです。
各磁石には次の特性があります。
- 特定の金属物体を引き付けることができます。
- 最大の魅力は極にあります。
- 自由にぶら下がっているときは常に南北を指します。
- 2つの極があります。
- 同じではないにしても魅力。
- 同様の場合は拒否することを拒否する
磁石内の基本磁石の配置が整然と配置されているため、磁石は特定の金属物体を引き付けることができます。 基本磁石を整然と並べることができれば、磁石を作ることができます。
私たちが理解しなければならない重要なことは、ほとんどの人が磁石の作り方が物体の磁気特性を決定すると考えているということです。 磁石をこすることで作ると永久磁石になり、電磁気で作ると一時的な磁石になるといつも考えられています。
この仮定は間違っているのではなく間違っているのですが、なぜそうなのですか？ 人々はどんな材料が使われているのかわからないからです。 鋼をこすることで磁化させると永久磁石になりますが、鉄をこすると一時的な磁石になります。 人がこすることによって磁石を作るとき、ほとんどの場合、常に鋼を使用します。これが、こすることで磁石を永久にすることができるという仮定がある理由です。
もう1つのケースは電磁気です。電磁気を観察すると、鉄心が使用されます。 鋼ではなく柔らかい（鉄）、鉄のコアが使用されているため、電磁気は磁石を生成します 一方。 しかし、コアが鋼に置き換えられた場合、どうなるか考えてみてください。 確かなことは、鋼が永久磁石になり、電磁気を利用できないことです
上記の事例の説明から、磁石の永久的および一時的な特性は、製造方法によって影響を受けるのではなく、使用される材料によって影響を受けると結論付けることができます。 いずれにせよ、使用される材料が鋼である場合、結果として得られる磁石は永久的です。
関連する可能性のある記事も読んでください： 位置エネルギー–定義、種類、重力、電気、磁気、弾性、問題の例
磁性の原理
磁石の中には、実際には、次々に配置された何百万もの微視的なサイズの磁石の集まりがあります。 磁石のN極とS極は規則正しく配置されています（図3を参照）。 磁石の全体的な強度は素晴らしいです。 鉄金属は、永久磁石（永久）または電磁誘導による一時的な磁石にすることができます。 しかし、銅やアルミニウムなど、磁化できない金属がいくつかあり、これらは反磁性と呼ばれます。
地球は巨大な自然の磁石であり、針がコンパスと呼ばれるツールによって証明することができます コンパス上のポインタは、次のように、地球の北と南の方向を示します。 写真1。 なぜなら、地球の周囲は実際には私たちの目には見えないがコンパスで観察できる磁力線に囲まれているからです。
棒磁石は、北から南の方向にそれを取り巻く力の磁場を放出します。 簡単な証明は、磁気バーを一枚の紙の上に置き、次に紙の上に置くことによって行われます。 細かい鉄粉をまんべんなくふりかけると、両端が楕円形の曲線を描く線の形になります ポール。 南北極の端は強い線模様に見えます。 磁力線パターンの中立領域は弱いです。
磁石の中性部分は、磁気強度がないことを意味します。 中性領域に磁力がないことを証明するため。 いくつかの鉄のネジを取り、鉄のネジが北極の端と南極の端の両方にくっつくのを観察します。 ネジ中央の中立部分が全くくっつかず、ネジが脱落します。
曲線パターンの磁力線の方向は、N極からS極に流れます。 磁気バー自体の内部では、力線が逆方向に流れます。つまり、南極から北極に流れます。 中性領域では、磁気バーの外側に力線はありません。 磁石と微細な鉄粉を使用した、異なる極での引力特性と同様の極での反発に対する磁力線の視覚的証明、図4。 北北の極が互いに反発し合うことは明らかです。 さまざまな南北極で、磁力線には引力のパターンがあります。 磁石の相互引力と斥力の性質は、電気モーターの動作の基礎です。
反発磁力線のパターンと4b。 魅力的な磁力線。
表面のすべての点に均等に分布する磁力線を得るために、電気機械の設計の根底にある2つの形式があります。 平らな形状は、表面のすべての点で均一な力線を生成します。 円形（放射状）は、表面のすべてのポイントに均等に分散される力線も生成します。
関連する可能性のある記事も読んでください： 磁石の定義、機能、特性、種類、およびそれらの5つの最も完全な形式
地球の磁気理論
この理論の説明は非常に複雑です。まず、地球の重力と地球の磁気を区別できるようにする必要があります。 地球が磁気を帯びているからではなく、私たちは地球の表面に立つことができます、それはなぜですか？ なぜなら、磁石の定義によれば、私たちが磁性材料ではないのに、磁性物体を引き付けることができる材料だからです。
では、何が私たちを地球上に立たせることができるのでしょうか？ 答えは、地球には重力があるためです。重力は、磁気であるかどうかに関係なく、周囲のすべてのオブジェクトを引き付ける力です。 地球の重力は、地球に質量があり、質量が大きいほど重力が大きくなるために発生します（これはすべてニュートンの法則と相対性理論に準拠しています）。 地球の磁気特性は地球が回転して進化するために引き起こされますが（これは私の意見です）、地球が回転しなくなると、その磁気特性はすぐに消えます。 これからは、磁気の章の議論が私たちを混乱させないように、地球の重力と地球の磁気を区別しなければなりません。
地球の磁北極は地球の南極の周りにあり、地球の磁南極は地球の北極の周りにあります。 地球の北磁極と地球の南極は一致しません。これは地球の磁石の南極にも起こります。 この結果、コンパスが南を向いているのを見ると、正確に南を示しているわけではなく、地球の南極からわずかにずれていることを意味します。 この偏差は、偏角と呼ばれる角度を形成します。
赤道から地球の極にコンパスを持ってくると、コンパスは上下に傾きます。 この傾斜は、地球の磁極によるものです。 水平に対するコンパスの傾斜によって形成される角度は、傾斜角と呼ばれます。
関連する可能性のある記事も読んでください： 物理学における力の完全な定義
磁場の単位と式
電界強度（H）=強度
磁場のある点での磁場の強さは、極の強さの単位にかかる力の大きさです。 磁場のその時点でmは、磁場を生成する極の強さです。 電流計。
スタイルライン。
電気力線は、磁場内のN極の経路、または各点での磁場の強さが接線で表されるような形状の線です。
この理解に沿って、力線は極から出て南極に入ります。 力線のパターンを作成するには、磁石の周りに鉄のやすりを振りかけることができます。
スタイリッシュなストライプ柄の描画。
磁場の存在を示す別の観察は、磁石の周りにいくつかのコンパスを配置することによって行うことができます。 コンパスの針は、磁石の周りの特定のポイントで力線の方向を示します。
したがって、磁場の存在は、磁力線によって説明することができます。
- 磁力線は、小さな磁石が自由に動くことができる場合、それらの北極の経路である架空の線です。
- 磁力線は常に北極から南極を指し、交差することはありません。
- 磁石の2つの異なる極間の引力と、2つの同様の極間の反発力は、磁力線によって表されます。
力線の密度（B）=磁束密度
定義：電界強度に垂直な単位面積あたりの力線の数。
ノート：力線の密度は、磁気誘導の大きさを表します。
同じ力線を持つ磁場は、均一磁場（均一）と呼ばれます。
反磁性とパラ
磁気特性の観点から、オブジェクトは反磁性と常磁性に分けられます。
磁気オブジェクト：不均一な磁場に置かれると、オブジェクトの端は反発を受け、オブジェクトは磁場の強さに垂直な位置になります。 このようなオブジェクトの比透磁率の値は1未満です。 例：ビスマス、銅、金、アンチモン、フリントガラス。
常磁性体：不均一な磁場に置かれると、磁場の強さの方向に平行な位置になります。 このようなオブジェクトの比透磁率は1より大きくなります。 例：アルミニウム、プラチナ、酸素、硫酸銅、および多くの金属塩は常磁性物質です。
強磁性体：非常に大きな磁気効果を持ち、磁石に強く引き付けられ、最大数千の比透磁率を持つ材料。 例：鉄、鋼、ニッケル、コバルト、および特定の金属合金（almico）
電流の周りの磁場
OERSTED実験
バランスの取れたコンパスの針の上にワイヤーが張られ、ワイヤーがコンパスの針と平行になります。 ワイヤーに電流が流れると、コンパスの針がバランスから外れていることがわかります。 したがって、電流の周りには磁場があると結論付けられます。
- 右手の手のひらと磁気針の間の電流が手首から指先に流れると、針の北極が親指に向かって回転します。
- 電流の方向が右手首から親指の場合、指の円形方向は北極の範囲を表します。
まっすぐな流れの周りの力線のパターン。 平らな段ボールに垂直なワイヤーを突き刺し、カーボンの上に鉄のやすりをかけ、ワイヤーの貫通点を中心とする円の形に配置します。
ビオサバールの法則。
定義：現在の要素の長さに比例する、現在の要素の周りの1点での磁気誘導の大きさ、現在の要素の大きさ 電流、その点までの距離で電流の方向に隣接し、の二乗に反比例する角度の正弦 距離。
磁気誘導
誘導 磁気 まっすぐな流れの周り.
点Aは、コイル状のワイヤーの中心からの距離xであり、Aでの磁気誘導の大きさは次のように定義されます。
ワイヤーがNターンで構成されている場合、次のようになります。
ソレノイド
ソレノイドは、らせん状に巻かれたワイヤーのコイルです。 ソレノイドに電流が流れると、ソレノイドの内部に手動で測定できる磁場があります。
スタイル ローレンツ
Oersted実験では、磁極への電流の影響、電流への磁極の影響が次の実験からどのように証明されるかが証明されています。
馬蹄形の磁石の極の間にPQワイヤーを配置し、電流が流れるワイヤーに入れると、ワイヤーが左に曲がっていることがわかります。
この現象は、磁場がローレンツ力と呼ばれる力を電流に及ぼすことを示しています。 ローレンツ力ベクトルはIとBに垂直です。 ローレンツ力の方向は右手で決めることができます。 右手の指の円形方向がIからBへの回転に対応する場合、親指の方向はローレント力の方向を表します。
関連する可能性のある記事も読んでください： 放射線、危険、種類、影響、および利点の定義
サンプルの質問と回答
