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、巻きの密度と電流の大きさにのみ
依存することがポイントです。
電流と磁場の関係(電流がつくる磁場) 関連ページ
- SI単位
- 密度とは?比重とは?密度と比重の違いは?【演習問題】
- ミリ、ミクロン、ナノ、ピコとは?SI接頭語と変換方法【演習問題】
- 電位とは何?電位の定義は?
- 電気と電荷、静電気力
- 電流と電荷(I=Q/t)、電流と電子の関係
- コンデンサーと交流
- 電圧とは何か?電圧のイメージ、電流と電圧の関係(オームの法則)
- 直列回路における合成抵抗の導出と計算方法【演習問題】
- 並列回路における合成抵抗の導出と計算方法【演習問題】
- 合成抵抗2(直列と並列が混ざった回路)
- 電力と電力量の違いは?消費電力kWと消費電力量kWhとの関係 WとWhの変換(換算方法) ジュール熱の計算方法
- ジュール熱とは?ジュール熱の計算問題を解いてみよう【演習問題】
- 水の温度上昇とジュールの関係は?計算問題を解いてみよう【演習問題】
- コンデンサーの容量の計算式と導出方法【静電容量と電圧・電荷の関係式】
- コンデンサーを直列接続したときの静電容量の計算方法【演習問題】
- コンデンサーを並列接続したときの静電容量の計算方法【演習問題】
- コンデンサーのエネルギーが1/2CV^2である理由 静電エネルギーの計算問題をといてみよう
- 磁場とは何か?
- 電流が磁場から受ける力(フレミング左手の法則)
- ローレンツ力
- 電磁誘導とレンツの法則
- ファラデーの電磁誘導の法則
- 各種電磁誘導の問題の演習
- 磁束と磁束密度の定義・違いは?
- 相互誘導と自己誘導(相互インダクタンスと自己インダクタンス)
- コイルを含む回路、コイルが蓄えるエネルギー
- 直流と交流、交流の基礎知識 実効値と最大値が√2倍の関係である理由は?
- 抵抗、コンデンサーと交流抵抗、コンデンサーと交流
- コイルと交流、交流のまとめ
- 光のエネルギー
- 物質波とブラッグ反射(ブラッグの式)
- 気体分子運動論とは?
- 気体分子運動論とボルツマン定数
- 電流の定義のI=envsを導出する方法
- 角速度(角周波数)とは何か?角速度(角周波数)の公式と計算方法 周期との関係【演習問題】
- クーロンの法則 導出と計算問題を問いてみよう【演習問題】
- 電気回路に短絡している部分が含まれる時の合成抵抗の計算
- 角速度(角周波数)とは何か?角速度(角周波数)の公式と計算方法 周期との関係【演習問題】(コピー)
- 自由落下(自然落下)における速度は? 計算問題を解いてみよう【演習問題】
- ばね定数の公式や計算方法(求め方)・単位は?ばね定数が大きいほど伸びにくいのか?直列・並列時のばね定数の合成方法
- 距離(位置)、速度、加速度の変換方法は?計算問題を問いてみよう
- 静止摩擦係数と動摩擦係数の求め方 静止摩擦力と動摩擦力の計算問題を解いてみよう【演習問題】
- 電流計は直列につなぎ、電圧計は並列につなぐのはなぜか 電流計・電圧計の使い方と注意点
- 抵抗が3つ以上の並列回路、直列回路の合成抵抗 計算問題をといてみよう
- 単振動における変位・速度・加速度を表す公式と計算方法【sin・cos】
- ホイートストンブリッジにおける計算問題を解いてみよう【ブリッジ回路の解き方】
- メートルブリッジの計算問題を解いてみよう【ブリッジ回路の解き方】
- 単振動における運動方程式と周期の求め方【計算方法】
- 単振動におけるエネルギーとエネルギー保存則 計算問題を解いてみよう
- v-tグラフ(速度と時間の関係式)から変位・加速度を計算する方法【面積と傾きの求め方】
- 相対速度とは?相対速度の計算問題を解いてみよう【船、雨、0となるときのみかけの速度】
- ロケットなどで2物体が分裂・合体する際の速度の計算【運動量保存と相対速度】
- キルヒホッフの電流則(キルヒホッフの第一法則)とは?計算問題を解いてみよう
- 単振り子における運動方程式や周期の求め方【単振動と振り子】