磁力線と磁束の違い(まず磁束とは何なのか) 透磁率とは何なのか なぜ電流が受ける力がF=μHIdなの

磁力線と磁束の違い(まず磁束とは何なのか)
透磁率とは何なのか
なぜ電流が受ける力がF=μHIdなのかサッパリでちんぷんかんぷんです
参考書、教科書にもあやふやに書かれているしネットもよくわかりません
詳しい方お願いします

No.4 回答者： yhr2 回答日時： 2018/09/24 21:10

＞磁力線と磁束の違い(まず磁束とは何なのか)

同じものです。ただし「数え方」が違います。どちらも、N極から出てS極に向かう「磁界の向き」を表わす線で、交わることはなく、かつお互いにできるだけ離れようとします。

ここではスペースもないので、非常に「エイヤっと乱暴に」説明します。詳しくはきちんと本を読むなりして自分で調べてください。
↓　詳しく知りたければ
https://ja.wikipedia.org/wiki/E-B%E5%AF%BE%E5%BF …
http://sciencejournal.livedoor.biz/archives/9304 …
http://teamcoil.sp.u-tokai.ac.jp/lectures/EM1/E- …


「磁力線」は、磁界の強さを、ある強さの「磁荷」がその強さに比例した本数の「磁力線」を出しているということで表わします。
一方の「磁束」は、その「磁力線」の本数を「1/透磁率」に相当する本数でまとめた「束」の数を数えたもの。
（「1/透磁率」というのが分かりずらいですが、そういう風に定義しちゃったから、と思ってください）

つまり、電流 I （アンペア）が半径 1 m のところに作る磁界の強さは、アンペールの法則から
　H = I/(2パイ)
になります。そのとき、そこには「1 m^2 あたり H 本の磁力線がある」とみなします。
これを「磁束」の密度で表すと
　B = μH = μI/(2パイ)
になるので、換算すると
　磁束の数 = 磁力線の本数 × 透磁率
ということになります。

まあ、同じものを、違う単位の考え方で表わしたもの、と考えればよいと思います。

本当は、この２つの「考え方」はかなり根本的に違うので、両方で書いて換算のしかたまで書いた本は少ないと思います。
「H」の方は「E-H 対応」といって、「電荷」に関する法則をそのまま「磁荷」にもあてはめたものです。
一方「B」の方は「E-B 対応」といって、「磁荷は電荷と違って必ずN極とS極のペア存在し、電荷のように単極の磁荷は存在しない」という経験的事実に基づき、磁極を「電流」が作るものとして作り上げたもの。

高校の教科書では、そのどちらにも深く立ち入れないので、何となく曖昧にしか書いていないと思います。
詳しく知りたければ、大学に行ってから「電磁気学」を勉強してください。

＞透磁率とは何なのか

電流が作る空間に磁界を作るときには、必ず「空間の特性」が関係します。その空間の特性が「透磁率」です。「磁化されやすい」とか「磁化されにくい」といったものです。「鉄心」などは非常に磁化されやすいです。
これは、上に書いた「E-B 対応」では、「磁極は「電流」が作るもの」という考え方なので、必ず必要になります。

一方、「E-H 対応」の方は、最初から「電荷」に相当する「磁荷」というものが存在するという前提なので、磁気の強さは「磁荷そのものの持つ磁気量の大きさ」で決まるので「空間」は関係しません。なので「透磁率」は登場しません。

ということで、上の「磁力線」と「磁束」のところにも出て来たように、「E-B 対応」と「E-H 対応」との間で物理量を換算するときには「透磁率」を介在させることが必要になります。

＞なぜ電流が受ける力がF=μHIdなのか

何が疑問なのかよくわかりませんが、これは
　・磁界の大きさ：H
　・透磁率：μ
　・力を受ける電流の大きさ：I
　・導線の磁界と垂直な長さ：d
ということでしょうか？

上に書いたように
　「E-H 対応」：F=μHId
　「E-B 対応」：F=BId
であり、
　d = L*sinθ　（L：実際の導線の長さ、θ：磁界の向きと導線との角度）
として
　F=IBL*sinθ
と書けば、これは「ローレンツ力」（電流が磁界中で受ける力）そのものですよね？

上に書いたような「B = μH」という関係を使えば「なぜ」は解決しませんか？

この回答へのお礼

なるほど！！
参考にさせていただきます！

お礼日時：2018/09/24 22:45

No.3 回答者： fxq11011 回答日時： 2018/09/24 19:52

いつも言うんですが、言葉としての知識だけ先行。

それも、言葉をコピーして、そのまま丸投げすることしかできない知識です。
パソコンでも、文章を文字として認識して記憶する方法、とカメラで撮って画像として記憶する方法がありますね、コピペ丸投げ知識は画像として記憶はしているだけに等しい？。
磁力線の束を想定すれば、それが磁束。
透磁率→透かす、透き通る、の「透」、磁力線、または磁束の「磁」、率は割合のことですね。
磁性体の中は、透き通るがごとく磁力線が通過して伝わる、だが若干の抵抗もあるので１００％ではない、だから材質によって伝わる割合（率）が異なる。
画像のまま→コピペ丸投げ形式の知識では、こんな事が出来ないだけです。
パソコンの内部知らなくても、使いこなせますね。
磁力線っていったい何者、なんて知らなくても、そのように例えられるものがあると想定すれば、話を次に進めることができます。
でもコピペ丸投げでは、そんなものコピーできませんね、だから理解不能なんです。

No.2 回答者： lv4u 回答日時： 2018/09/24 18:50

>>ひとつも分かってないのでしょうか？

そうですね。根本の部分はひとつもわかってないと思います。
たぶん、それぞれが連動している気がするので、どれかひとつでも解明できれば、壁を破れるのかもしれません。

それは、量子力学や素粒子の研究がもう少し進んで、物質（この世）と非物質（あの世）との変換、逆変換の法則が解明されたときなのかもしれません。
研究は、いま一歩のところまで来ているらしいですけど、あの世を認めない研究者には、それを突破するのは無理なのかもしれません。

この回答へのお礼

なるほど、、！
ありがとうございます

お礼日時：2018/09/24 19:31

No.1 回答者： lv4u 回答日時： 2018/09/24 17:44

＞＞参考書、教科書にもあやふやに書かれているしネットもよくわかりません

そうですね。私は電気工学科卒なんですが、学生時代、よくわかりませんでしたね。
そして、今でも判りません。
たぶん、根本的なところというか、現代物理科学は、電気・磁気・光・エネルギーなどについて解明できていないのです。
今後の研究に期待したいところです。

この回答へのお礼

えぇ、、
少しガッカリであり楽しみでもあります
ひとつも分かってないのでしょうか？

お礼日時：2018/09/24 17:51