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電流が磁場によって力を受けるのはなぜですか?

電流の大元は電荷をもった粒子なので、この粒子が力を受けていると思うのですが、それは何故なのでしょうか?

クーロンの法則や万有引力のように力を示す根本原理がありますか??(単磁かは存在しないので、クーロンの法則を除いて)

質問者からの補足コメント

  • 磁場が生じて結果的に、電場によって電子が力を受けるということですか??

      補足日時:2021/02/04 07:53
gooドクター

A 回答 (8件)

う~ん、おかしな話にまとまらないうちに一言。


マックスウェルの方程式からロ―レンツ力を導けるという話と、
マックスウェルの方程式が上位概念かというのは全くべつの話。

マックスウェルの方程式は幾つかの法則の集合で
その一つとしてローレンツカを元々含んでいます。

何か新たな指導原理からマックスウェルの方程式が導け、そこから
ローレンツカが天下るわけでは有りません。
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この回答へのお礼

マクスウェル方程式からローレンツ力が導けるんですね

お礼日時:2021/02/06 06:51

>マクスウェル方程式からローレンツ力が導けるんですね


マクスウェルの方程式の時間発展の部分はローレンツカを
組み込んだものだから、出てくるのは当然と言えば当然。

どちらかが偉いということは無いということです。
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電子が移動するとそれを囲むように磁場ができる(左ネジの向き:磁界分布はビオ・サバールの法則で求める)。

外部からの磁場が電子の運動に対して上から下に向いているとする。外部からの磁場と電子が作る磁場の合計は電子の左右で強さが異なる(左側が強く右側が弱い)。
運動する電荷(あるいは電流)が磁場から受ける力は、磁気圧の勾配(磁気圧の差)に比例する(磁気圧は磁場強度の2乗)。その結果、電子は右方向に力を受ける。
真空中では電子軌道が曲がるので一様磁場の場合には電子は円運動する。電線の中では電子と原子の衝突によって運動量が原子に移動し、電線が力を受ける。
ローレンツ力の式とマックスウェルの方程式で説明可能です。
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磁場Bに垂直に速度vで動く電荷qが受けるローレンツ力(q v B)は、マクスウェル方程式を特殊相対性理論的に解釈することで説明できます。


この質問の2つ後の質問”光に関する波動方程式の相対性の問題”の議論にあるように、z方向の一様な外部磁場Bzが存在するS系に対してx方向に一定速度vで動くS’系から見ると、S系でのy方向の電場EyがS’系ではEy’= (Ey - v Bz)/(1-v^2/c^2)^0.5となります。この関係は、電場や磁場のローレンツ変換に当たります(ファインマン物理学IV 5-3節に詳しい説明があります)。
S’系から見ると、磁場Bzは-vで動いているように見えるので、あたかも(v Bz)の電場が生じたことになって、ローレンツ力(q v Bz)を感ずるのです。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。
マクスウェル方程式から導かれるのですね。

お礼日時:2021/02/04 07:49

電荷qが電場Eと磁場Bから受ける力は


F=qE+qv×B
ですが、これをローレンツカと呼びます。
ローレンツ力は「~の法則」という名前が付いてませんが
電磁気学の基本法則=「公理」であって
この上位法則は存在しません。
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この回答へのお礼

マクスウェル方程式からの帰結として得られる式ですよね?

お礼日時:2021/02/03 19:03

ローレンツ力は、荷電粒子自身の磁場と周辺の磁場との相互作用。


クーロン力は、クーロン力の光子と呼ばれる縦波の光子の相互作用。
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この回答へのお礼

磁場と磁場の相互作用とありますが、
磁場同士で力を発生するのはなぜでしょうか?

お礼日時:2021/02/03 17:32

現代科学は「何故」でなく「如何に」を記述してます。


「何故」を追求したのはアリストテレスの時代で有って、屁理屈や信念のタワ言だった。

そこから脱却したのが、数式を用いて再現性もある「如何に」。

だから「何故」は、解りません。
「何故?その元は何故?」と遡って行くと、宇宙空間は、元々その様な力を秘めた空間、としか言えないのです。
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この回答へのお礼

空が青いのに理由がつけれますよね。
光速度不変には理由がつけれないと思いますが、
つまり電流が磁場によって力を受けるのは原理ではなくて、上位概念があると思うのでそれが知りたいです。

お礼日時:2021/02/03 17:34

> 根本原理がありますか??


ローレンツやフレミングが発見し、法則として紹介されています。
発電機は力を電気に、モーターは電気を力に変える、
これらがこの法則で証明できます。
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この回答へのお礼

そのローレンツやフレミングの法則がなぜ起こるのか(上位概念)が知りたいです。

お礼日時:2021/02/03 15:42

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