磁力線

磁力線について、今さらながらの疑問です。
磁力線は、磁場の強さと方向を定量的に計算できるように導入された仮想の力線と理解してきました。しかし、磁石の上に紙を載せ、その上に鉄粉をばら撒くという有名な実験では、あたかも”実際に”磁力線なるものがあるかの如く、鉄粉が数本の線、というより弧を描く帯を作り出しますね。
今まで、これが磁力線を浮かび上がらせた姿だと漠然と思ってきたのですが、改めて考えてみると、仮想の磁力線に沿って鉄粉が並ぶというのはどういうことかと疑問が湧いてきました。この現象は一体どういう仕組みになっているのでしょう？
ばら撒かれ方とか鉄粉同士が全部は同じ大きさ、形をしていないことによるバラつきで、磁場中、特に強い影響を受けた鉄粉の小集団ができ、そこに次々と他の鉄粉も引き寄せられて、このような線というか帯を作り出しているということなのか、とも想像するのですが…。

No.3 回答者： d9win 回答日時： 2022/11/15 09:07

磁石は、その周りの空間に磁力を及ぼしますが、その磁力は磁力線を通じて力が働く訳ではありません。

ただ、磁石からの距離と方向に応じて働く方向と強さが連続的に変わっています。いわゆる磁力線は、ある位置に注目して、そこでの働く方向を(N極からS極方向に)仮想的に辿ったものです。磁力の強さも反映されてません。
磁石の周りに鉄粉が多数の線状に並ぶのは、磁力が働くとそれぞれの鉄粉が小さな棒磁石になることから説明できます。S極とN極が引き合うことから、棒磁石は直線上に繋がろうとします。一方、同じ極通しは反発するので、平行に並んだ棒磁石は遠ざかろうとするので、複数の磁石が並んだ列は、お互いに離れようとして棒磁石が繋がった列の間には隙間が出来ます。

なお、鉄粉が並ぶ実験は< https://site.ngk.co.jp/lab/no104/ >が上手い方法だと思います。

この回答へのお礼

ありがとうございます。

お礼日時：2022/11/15 21:21

No.2 回答者： abikon990-08321-3-29 回答日時： 2022/11/12 16:52

電磁気力の発生機構について述べているので参考までに↓

『素粒子と宇宙の疑問 知りたい肝心のところをとことん具体的に解説 ーこの世界は何からできているのか 宇宙はどのように始まり終わるのかー』 https://www.amazon.co.jp/dp/B08DNG1HS1

No.1 回答者： 秋良博 回答日時： 2022/11/12 14:02

磁気抵抗はご存知でしょうか？

専門家ではありませんが、鉄は空気や紙に比べて磁力を伝える力が強いそうです。
磁石に鉄粉がくっつくと、くっついてない所と比べて磁力が伝わりやすいのでそれが連鎖的に起こって磁力線のような模様が浮かび上がるのだと思います。
なので投稿者様の認識どおり仮想の線であることには間違いないかと思います。
専門家ではないので定かではありませんが、磁力を上げるためにヨークと呼ばれる軟鉄を使用するそうです。
この仕組みを調べていただければもっと理解が深まるかもしれません

この回答へのお礼

ありがとうございます。

お礼日時：2022/11/13 10:21