磁界の定義について

物理は定義しないで議論する悪弊があります。何が定義なのか不明のままなんとなく議論される場合があります。

例えば電磁界の定義は明らかですが磁界(の強さ)H は
　B=μ₀H+M・・・・①
などと書かれていますが、Mはどのようなものをイメージしているかの説明はありますが、はっきりしません。したがって、①式では Hは定義できない。

そこで、ビオサバールの式やアンペールの式がHの定義と思うのですがどうでしょうか? (後者では大域的な定義となると思うが)

質問者からの補足コメント

• 未だ、完全とは言えないのですが、少し踏み込めたようです。
  Mについては eatern27のように、受け入れればよく、B,Hについては物質内にスリットを作り、Bを測定すればよく(原理的には)、それからMが分かると判断しました。
  
  ただ、実際の測定は mpcsp079gooのように、VSMがあるようですが、原理が明示されたサイトがないのではっきりしません。もう少し調べたいと思います。
  
  いずれにしても皆さんありがとうございました。

    補足日時：2025/02/24 10:25

No.1 ベストアンサー 回答者： eatern27 回答日時： 2025/02/22 19:19

何を定義とするかはケースバイケースだと思いますが、例えば微視的な状態から定義しようとするのであれば

M=磁気モーメントの密度(を粗視化したもの)

とMを定義する事が多いと思いますが、こう言うものを
>Mはどのようなものをイメージしているかの説明はありますが、はっきりしません。
と言ってるのでしょうか？

この回答へのお礼

私自身よくわかっておらず申し訳ないのですが、Mが定義されているならどうやって測定するのかという疑問があります(手順として)。

お礼日時：2025/02/22 20:59

No.9 回答者： mpcsp079goo 回答日時： 2025/02/24 02:47

＞良く知られたように、B=μ₀H の関係は真空中の話で、ここでの議論は物質中の話です。

おっしゃるように始めはB,Hローレンツ力と磁荷の話が起源と思います。だから、どちらかに統一してもよかったと思うのですが、物質の電磁界を記述する場合、 mpcsp079gooさんの言われるように、便利なパラメータとして利用するために残された思われます。

ーー＞
然りです！
歴史をできる限りだいじにする、ですかね！

No.8 回答者： d9win 回答日時： 2025/02/23 23:41

磁界Hは、磁束密度Bと真空の透磁率μ_0を用いてB =μ_0 Hの関係にあります。

それは、まず磁荷Q_mが存在するとしてF= Q_m Hと定義される磁界がH≡ Q_m/ (4πμ_0 r^2)と表されて、その一方で磁荷Q_mからは磁力線(磁束)がQ_m本生じる(すなわちB= Q_m/ (4πr^2))からです。
一方、μ_0は人為的に決めた換算係数で物理的な意味を持ちません。現在の磁界Hを使わず磁束密度Bを使おうとする観点からは、”磁界HはH≡ B / μ_0と考えれば良い”ということで済ませざる得ないと思います。
しかしながら、本サイト2025/01/15の”電磁気学のHとBの違い’’<https://oshiete.goo.ne.jp/qa/14009293.html>の私の回答にあるように、ε_0 とμ_0 を1/cとする単位系を用いれば物理的な意味付けが出来ると云う説があります。その説に則れば、H = B /μ_0を”磁荷を発した磁力線が単位面積当たりB本光速cで動く状態が磁力(磁界) Hである”と解釈し得ると考えます。

この回答へのお礼

良く知られたように、B=μ₀H の関係は真空中の話で、ここでの議論は物質中の話です。

おっしゃるように始めはB,Hローレンツ力と磁荷の話が起源と思います。だから、どちらかに統一してもよかったと思うのですが、物質の電磁界を記述する場合、 mpcsp079gooさんの言われるように、便利なパラメータとして利用するために残された思われます。

お礼日時：2025/02/24 00:01

No.7 回答者： mpcsp079goo 回答日時： 2025/02/23 22:09

磁化モデル

双極子モデルと円電流モデルの等価性に関するブログです。
どちらが正しいというのではなく、科学の限界ですね！
こう考えるしかない！ですかね！
これ以上はないと思ってください。



電磁気学　磁化と円電流の等価性の証明
ttps://sonofsamlaw.hatenablog.com/entry/2023/03/11/212748?_gl=1*1ruxequ*_gcl_au*MTM5OTMxMzczMS4xNzMyNDY4MDU0

この回答へのお礼

ありがとうございます。等価性については理解しています(つもり)。

お礼日時：2025/02/23 22:11

No.6 回答者： eatern27 回答日時： 2025/02/23 19:08

> 磁気双極子を実態不明と考えてわからないものとしたようです。

「実態」が何を意図するかにもよるかもしれませんが。

どちらかというと磁気双極子そのものは
「具体的な実態(内部構造)には踏み込まないための概念」
という位置付けになるかなと思います。

つまり、例えば
目の前の物体が外部に作る磁場は、この磁気双極子mとが作る磁場と合致する(ようにmの値を選べた)。だから、物体の代わりに磁気双極子mで代表させて考える事にしよう
って類のものだという事です。

具体的な「実態」を限定した議論をしていない部分なので、「実態」がどんな物かを考える事に意味はありません。どうしても考えたいのなら、具体的な物体を想定し個別に考える事が必要になるでしょう。


とは言え、全く具体的なイメージがないのは非常に分かりにくい(現実に当てはめにくい)から、
「微小距離dだけ離れた磁荷q,-qの対」
「微小な円電流」
のような例がよく使われます。

このような例を前提に、物体の内部に磁荷の対や円電流があると思うのも問題はありません。物体の中に磁荷の対や円電流以外の「実態」があったとしても、それで外部の磁場を正しく評価できるからです。

No.5 回答者： eatern27 回答日時： 2025/02/23 13:12

典型的な測定方法は

外部磁場(μ_0 H)を加えた時の物体表面の磁場Bを測定するとかですかね。

ただ、定義と測定方法というのは別々に考えるものでは。

この回答へのお礼

ありがとうございます。理解が足りないようです。
磁気双極子を実態不明と考えてわからないものとしたようです。

もう少し整理しないと何が分からないのかもわからない状態です。

お礼日時：2025/02/23 14:53

No.4 回答者： mpcsp079goo 回答日時： 2025/02/22 22:25

これもさんこうに・・・

電磁気　マクスウェル方程式　E,D,H,Bの整理
ttps://sonofsamlaw.hatenablog.com/entry/2023/03/11/232804?_gl=1*dv68qc*_gcl_au*MTM5OTMxMzczMS4xNzMyNDY4MDU0

マクスウェル方程式の４形態
ttps://sonofsamlaw.hatenablog.com/entry/2022/11/17/193315?_gl=1*w8tepl*_gcl_au*MTM5OTMxMzczMS4xNzMyNDY4MDU0

No.3 回答者： mpcsp079goo 回答日時： 2025/02/22 22:15

＞Mはどのような仕組みで測定しますか?

あるいは計算しますか?

Ｍですか・・・
測定はＶＳＭ（振動型磁化測定器）です。
磁界の中で磁化させ、振動させその変化分だけ取り出します。
これが磁化の測定値になります。

こんなもの書きました！
参考になるかどうかですが・・・
ＵＲＬをそのまま出すと削除されますので、先頭のｈをとってあります。

磁化Mの電流モデル　E-B対応
ttps://sonofsamlaw.hatenablog.com/entry/2025/01/06/203457?_gl=1*1vez2tb*_gcl_au*MTM5OTMxMzczMS4xNzMyNDY4MDU0

磁気モーメントの電流表現
ttps://sonofsamlaw.hatenablog.com/entry/2025/01/05/212810?_gl=1*32idog*_gcl_au*MTM5OTMxMzczMS4xNzMyNDY4MDU0

電磁気学　ρ = -divP 、 rotM=jm　の証明
ttps://sonofsamlaw.hatenablog.com/entry/2024/10/02/072404?_gl=1*1kg3xvp*_gcl_au*MTM5OTMxMzczMS4xNzMyNDY4MDU0

B、H、D、Eの意味①　miranda
ttps://sonofsamlaw.hatenablog.com/entry/2024/10/02/071945

この回答へのお礼

私の知力では全然わかりませんでした。

お礼日時：2025/02/23 14:55

No.2 回答者： mpcsp079goo 回答日時： 2025/02/22 21:48

E-B対応では、Bが磁場の実態でHは副変数にすぎません。

Bはローレンツ力
F＝BLI
から定義されます。
これはBの定義式なんです。

Mは電流モデルで定義されます。

そこから、
H＝B／μ０ーM
と定義されます。
Hの意味はある点のMが外部から受けるBをμ０で割ったものです。

この回答へのお礼

ありがとうございます。Mはどのような仕組みで測定しますか?
あるいは計算しますか?

お礼日時：2025/02/22 22:01