磁力線

昔　よく磁力線を目で確かめるために　白い紙に砂鉄をまいて砂鉄の粒が弧を描いてS極　N極とを結んだのを見たことあるが、あれは　実際に　線というものが　一本　一本　離れて　生じてゐるものなのか　それとも　均一なもので一様に強弱として分布しているものなのでしょうか。球体で　中心から離れて行っても　全体から見れば　どの距離であっても　磁力線の数は同じだというが　ずっと遠くになれば　力が及ばなくなると思われるが何が変わってくるのか。

No.3 ベストアンサー 回答者： puyo3155 回答日時： 2020/01/19 13:31

磁力線とは、場所ごとに、力の方向と、大きさを表現したものですね。

その時点の接線が力の方向、面積あたりの線の数が、力の大きさを表します。（表すように書かれるものです）
砂鉄の粉は、それに近いイメージになるだけのことで、実際に線があるはずはありません。

＞球体で　中心から離れて行っても　全体から見れば　どの距離であっても　磁力線の数は同じだというが　ずっと遠くになれば　力が及ばなくなると思われるが何が変わってくるのか。

トータルの線の数が変わらないのだから、遠くに行けば行くほど、線は薄まる。つまり、単位面積あたりの線の数は減ることになります。
つまり力が弱くなるってことですね。

No.2 回答者： yhr2 回答日時： 2020/01/18 11:41

「磁力線」というものそのものが、人間が理解しやすいように考え出したもので、実際にはそんな「線」は存在しません。

要するに「ベクトル場」ということで、『そこに「磁荷」を置けばその向きに力が働く』という「ベクトルの向き」を「離散的に」表示したものです。空間は「連続」ですから、実際には「ベクトルの向き」もすべての空間に連続して存在します。
ただし、それでは「直観的」に分かりにくいので、「磁力線」というものを仮定して、「磁力の大きさ」を「磁束密度」(単位断面積あたりの磁力線の本数）という概念で表記しているのです。

物理的に実際に存在するものではなく、人間が理解しやすいように「概念」を仮定していると考えればよろしいかと思います。

「流体工学」などで、自動車や電車や航空機の「形状」を評価するときに「風洞実験」で空気の流れを可視化するのに「煙」を使うのと同じです。空気の中にこんな「線」が存在するわけではありません。あくまで「煙の筋」です。
↓
http://www.mech.nias.ac.jp/blog_main/log/eid18.h …
https://jp.123rf.com/photo_76313917_%E9%A2%A8%E6 …

No.1 回答者： masterkoto 回答日時： 2020/01/18 11:40

まず、鉄粉による実験は磁力線を連想させますが、これはあくまでもイメージです

磁力線とは概念であり実際に磁極から磁力線が出ているというわけではありません。
磁場の様子を可視化するために次のように考えたのです（ただしざっくりと表現しておきます・・・詳細は「磁気に関するガウスの法則」を研究してください）
・磁力線はNから出てSに入る
・磁力線は途中で途切れない
・磁力線は交わったり、枝分かれしたりしない
・磁場の強さ（磁束密度）はある面1m²を垂直に貫く磁力線の本数に影響される→つまり磁力線の密度が濃いほど磁気の影響が強くなるということ
・磁極（N局）から出る磁力線の数は、その磁気量に比例する

このことから、磁力線の1本1本に強弱があるわけではないことがお分かりいただけると思います
そして、球状で一定量の磁荷からでる磁力線は本数が決まっていて、Sに吸い込まれない限りはどこまでも途切れない
ただ、球の中心から離れれば離れるほど磁力線同士の間隔は開き、その密度は薄くなりますから、磁束密度（磁気的影響力）も弱まるということになるのです。
仮に無限に離れたとすれば、磁力線の密度は限りなく０に近づくので、磁束密度も限りなく０に近づくことになります