電流と磁場

現象論としてではなく根源的な問題として、電流（電荷の動き）がそのまわりに磁場をつくり（エルステッド）、磁場の変化が電流を誘起する（ファラデー）のは何故なのか、まだ解明されていないのでしょうか？

No.3 ベストアンサー 回答者： imoriimori 回答日時： 2006/02/07 17:21

電流が磁場を作るとか電磁誘導現象などは、もとをただせば電流と電流との間に働く力を磁場という概念で説明しているわけです。

で、なぜ電流がそのような磁場を作るかということですが；
電荷と電荷の間に働く静電気力があるとして、つまりクーロンの法則を受け入れるとすれば、相対性理論により、電流（つまり動く電荷）は電流に対して力を及ぼすことになる、つまり磁場ができるという帰結になります。つまり磁場は静電気力の相対論的効果である、という説明がなされています。このことはそんなに難しい議論を費やさなくてもなんとかついていける話なのですが、適当なＵＲＬについて今のところ心当たりありません。きっと検索すれば見つかると思いますが。

ただし、静電気力は現象論であるわけで、なぜ静電気力がこの世に存在するのだとまでさかのぼれば、重力がなぜこの世に存在するのだというレベルの話と同じように、まだ十分には解明されていないことだと思います。それに、相対性理論だって現象論ですし。なぜ物理法則がそうなっているか、というのは最先端の研究分野で、私たちが生きているうちに結論が出て欲しいものです。

この回答へのお礼

ご回答いただき有難うございます。磁場が電流間に働く相対論的帰結という概念は受け容れやすいのですが、なぜ変動磁場が電流（電荷の動き）を生ぜしめるのかが分かりません。なお、磁場、静電気力、相対論で検索してみましたが適切なＵＲＬは見当たりませんでした。

お礼日時：2006/02/07 18:21

No.4 回答者： atomicmolecule 回答日時： 2006/02/07 21:29

原因と結果を混同しています。

磁場の変化が電流を生み出したのではなく、磁場の変化が電場をうみだしたのです。そのときに、電子が近くに存在すれば、電子は電場を感じて動き出して電流を作ります。
動き出した後は電子は直接磁場によって動かされるという効果もあります（ローレンツ力）。

ということで、止まった電荷が磁場の変化で動き出したのは、上のような2段階のステップを経て理解するべきです。
そうでなければ電子も磁石にくっつかないのはおかしいとか、いろいろと間違った疑問がわいてきます。

といっておきながら少し補足すると電子はスピンがあり、スピンは磁場に直接力を受けるという効果もありますが、この辺は大学の物理で勉強してください。

この回答へのお礼

実に適切なご説明をいただき有難うございます。「磁場の変化により生じた電場を介して電子が動く」という説明は「目からうろこ」です。電子のスピンが磁場の影響を受けることは承知していますが、変動磁場が電場を生み出すという概念は、凡人の頭では依然として謎のままです。私は戦前生まれの人間なので、新しい概念を受け容れる柔軟性に欠けているのか残念です。

お礼日時：2006/02/08 08:35

No.2 回答者： First_Noel 回答日時： 2006/02/07 12:33

「空間の微細構造」の理論とかありますが，まだ解明されていないと思います．

空間が状態量？として電気的（又は磁気的）な量を持っているのではないかと思います．
それが変化することで空間の構造が変化して，
我々が磁場（又は電場）として認識している状態になるのではないでしょうか．

少なくとも，電場とか磁場とか我々が区別して認識しているものは，
片方若しくは両方が何某かの「見かけの量」でしょう．
ご質問の意図に通じるその大元や性質を知るのは，もう少し理論が進んで電場磁場の根源やら空間やらを記述できてからだと思います．

この回答へのお礼

有難うございます。
「空間の微細構造」、何某かの「見かけの量」・・・。
大変興味深いことばですね。生あるうちに知ることができればと願うのみです。

お礼日時：2006/02/07 16:05

No.1 回答者： mota_miho 回答日時： 2006/02/07 09:46

「現象論としてではなく」と書かれていますが、「電流」や「磁場」自体、現象論的概念ではないでしょうか。

この回答への補足

その現象がなぜ生じるのかを知りたいのです。

補足日時：2006/02/07 10:27