電流と磁場の関係(電流がつくる磁場)

電流と磁場の関係

 

こちらのページでは高校物理における電磁気学の基本である

 

・電流と磁場(直線電流)
・電流と磁場(円形電流)
・ソレノイドと磁場(円形電流の拡張)

 

について解説しています。

 

 

電流と磁場(直線電流)

電磁波という言葉があるように、電場と磁場は深い関係にあります。

 

最もシンプルな例として、形状が直線の導体に電流を流した際に発生する磁場
について解説します。

 

下図左のように電流を流すと、図のように磁場が発生します。

 

また、ねじでものを固定する時の

 

・ねじの進む向きと電流の向き
・ねじを回す方向と磁場のできる方向

 

が一致するため、右ねじの法則と呼びます。

 

 

 

またこの時に発生する磁場の大きさは以下の式で表されます。
導出自体は高校過程の範囲から外れるため、理解というより暗記しましょう。

 

(この式の導出の詳細はビオ・サバールの法則やアンペールの法則により説明できるのですが、
 高校過程から外れるため省略しています。)

 

また、磁場の単位は[N/Wb]もしくは[A/m]で表現できます。

 

 

 

電流と磁場(円形電流)

次に、形状が円形の導体に電流を流した際に発生する磁場について解説します。

 

通電する電流と磁場の向きの関係は直線電流と同様、
右ねじの法則に従います。

 

円形の電流であるため、若干直線電流より磁場の向きが理解するのが難しいかもしれませんが、
一つ一つ右ねじの法則を適用し向きを確認していきましょう。

 

すると以下のような磁場が発生することがわかり、さらに円形電流の中央部に発生する磁場の
大きさは下式で表されます。

 

 

 

ソレノイドと磁場(円形電流の拡張)

上で円形電流において発生する磁場を解説しました。

 

この拡張でソレノイド(コイルを複数回巻きつけた円筒形状のもの)において
発生する磁界の向きと大きさについて解説します。

 

こちらも円筒電流と同様に右ねじの法則に従い、磁界が発生します。

 

そして、その大きさは下式の通り表され、巻きの密度電流の大きさにのみ
依存することがポイントです。

 

 

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