長いコイルが作る磁場の場合、コイルの外側で、コイルから遠く離れた位置では、平面状電流場合と違い「磁場が零になる」のはなぜでしょうか?

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A 回答 (1件)

 円筒に導線を巻いたコイルをソレノイドといいます。

導線の間隔が空いていると、磁束(磁場よりこちらを使われます)がソレノイドの外に漏れ出します。導線を非常に密に巻くか、中に透磁率の高い材料を入れると、漏れは少なくなるようです。磁束の漏れがないものとして回答します。
 
 数学的には、無限に長いソレノイドの外側で、それに平行に長方形の積分路を考え、
∫Hdl=0
を用います、ソレノイドに垂直な成分は0でしょうから、平行な成分は一定になります。また、磁束は無限遠では0ですから、その一定値は0になります。

 また、同じ様にして、ソレノイド内部でも磁束密度Bは一定です。

常識的には、ソレノイド外では、空間が無限に広いところに、一定の値の磁束しかありませんから、その密度は0になるということではどうでしょうか?

内部では、磁束Φをその断面積Sで割って、磁束密度BはΦ/Sとなります。勿論計算で求める時は、このようにはしませんが、
上の計算法方で求めると、
H=nI [AT/m]
となります。
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φ とは」に関するQ&A: 製図 R部について

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Q地球磁場の逆転現象

初めて投稿いたします。
タイトルのように,数百何年に1回という地球磁場が逆転する現象がありますが,そのメカニズムについて教えていただきたいのですが・・・・。
過去の火山の爆発噴出物(火山灰)中に含まれる鉄が磁場によって磁石化し,その堆積を見ることによって,知ることができると何かで読んだことがあるのですが・・・。それと,その物質が,過去の火山の爆発年代を読むことができると記憶しているのですが,その通りなのでしょうか?正しければ,どうしてわかるのか教えていただければうれしいです。
磁場の逆転については,すぐにでも教えていただけたらと思います。よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

 地球の内部にはあたかも強力な永久磁石があるかのように強い磁場を発生しています。ご承知のように地球の中心に当たる部分には鉄やニッケルを主成分とする金属の個体でできた半径1300キロほどの大きさの内核があり、その外側には内核と同じ成分の液体金属でできた半径3500キロほどの外核があると考えられています。どろどろに溶けた鉄やニッケルはその温度が4000度ほどで、これ自体が永久磁石になることはありません。一般に770度ほどで鉄は磁性を失います。

 今考えられているのはこの外核の部分に大規模なスケールで大きな電流が流れており、その電流によって磁場が発生するということです。核が熱を放出するプロセスは一様ではありません。核が接している岩石でできたマントルと呼ばれる上部構造は長い目で見ると対流しており、その対流が大陸移動をささえる原動力なのですが、それはさておき、核の熱が外部に放出される過程で、液体金属でできた外核にも対流が生じ、その流れが電流を引き起こし、その電流が磁場を発生させていると思われるのです。(他にも外核に含まれる炭素などの軽金属が分離される過程で対流が引き起こされるなどの説もあるようです。)

 地球磁場が逆転するなどの現象の背景にはこの核内の対流現象の劇的な変化があると言われます。これは内部の熱放出のプロセスが一様ではなく段階的に起こっていること、そのたびに核内の対流がドラスティックに変化したことが原因ではないでしょうか。また固体核が生成されたときに現在のような強い磁場が発生したという話もあります。

 鉄が過去の磁場を記憶できるのはどんなに小片化しても磁性を保つことができるからと記憶しています。人工衛星の観測によると今でも地球磁場は一年に0.2度ほどの速度で西方に移動していると言います。

 地球の内部にはあたかも強力な永久磁石があるかのように強い磁場を発生しています。ご承知のように地球の中心に当たる部分には鉄やニッケルを主成分とする金属の個体でできた半径1300キロほどの大きさの内核があり、その外側には内核と同じ成分の液体金属でできた半径3500キロほどの外核があると考えられています。どろどろに溶けた鉄やニッケルはその温度が4000度ほどで、これ自体が永久磁石になることはありません。一般に770度ほどで鉄は磁性を失います。

 今考えられているのはこの外核の部分に大規模な...続きを読む

Q物理の磁界の問題について質問です 問題 xy平面上、x=0、4aの位置に2I,3Iの直線電流が図の向

物理の磁界の問題について質問です


問題
xy平面上、x=0、4aの位置に2I,3Iの直線電流が図の向きに流れている。A点、B点での磁界の強さと向きをもとめよ。また、B点を中心として半径a円形電流をxy平面内で流し、Bでの磁界を0とするにはどちら向きに流せばよいか。その強さI'はいくらか。

解答
A点:-z方向
5I/4πa

B点:+z方向
7I/12πa

A点、B点の磁界の強さと向きは、わかります

Bでの磁界を0とする向きがわかりません
時計周り流すと書いてあったのですが、なぜでしょうか?

I'/2a=7I/12πa

なぜ上記のような式になるのでしょうか?
どこに着目すれば、I'/2a=7I/12πaの式を導き出すことができますでしょうか?

解説よろしくお願いします

Aベストアンサー

No.1です。すみません。誤記がありました。全体を訂正して載せます。

Bに作る磁界は
x=0 の電流が作る磁束密度:-z方向に 2μI/(2パイ*6a) に比例した大きさ
x=4a の電流が作る磁束密度:+z方向に、3μI/(2パイ*2a) に比例した大きさ
なので、合成すると+z方向を正として
 -(1/6)μI/(パイa) + (3/4)μI/(パイa) = (7/12)μI/(パイa)    ①
つまり、向きは+z方向

これを打ち消すには、xy 平面上の円形電流による磁界は、-z方向に (7/12)μI/(パイa) の大きさにする必要があります。  ←ここを訂正
半径 a に電流 I' を流したときに中心軸にできる磁束密度は、「右ねじ方向」に
  μI'/(2a)
ですから、これが①を打ち消すには「時計回り」に
  μI'/(2a) = (7/12)μI/(パイa)
の電流を流せばよいのです。
よって
  I' = (7/6)I/パイ

Q磁場

磁場とは?
・なぜ磁場なるものが生れるのか?
・磁場がないと困りますか?

Aベストアンサー

>そうです
>地球磁場のことです

 あ、そういうことでしたか。

 地球磁場が生じる主な原因は、地球の核の中の電流だといわれています。


http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%9C%B0%E7%A3%81%E6%B0%97#.E7.99.BA.E7.94.9F.E5.8E.9F.E5.9B.A0

 電流がなぜ弱くならずに流れ続けるのか、ということについては「ダイナモ理論」というので説明ができるそうです。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%9C%B0%E7%A3%81%E6%B0%97#.E3.83.80.E3.82.A4.E3.83.8A.E3.83.A2.E4.BD.9C.E7.94.A8



>それから発電所は
>磁場があるところを選んで建設しているわけですね?それますが・・・

 「発電に磁場が必要」というときの磁場は、地球磁場のことではありません。(質問者は、「磁場」とは地球磁場のことだけを指すと思っていらっしゃるのかな?)
 普通の磁石のまわりにも磁場はできますし、電流を流せばそのまわりにも磁場ができます。地球磁場は、地球内部の電流によって生じた磁場です。

>そうです
>地球磁場のことです

 あ、そういうことでしたか。

 地球磁場が生じる主な原因は、地球の核の中の電流だといわれています。


http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%9C%B0%E7%A3%81%E6%B0%97#.E7.99.BA.E7.94.9F.E5.8E.9F.E5.9B.A0

 電流がなぜ弱くならずに流れ続けるのか、ということについては「ダイナモ理論」というので説明ができるそうです。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%9C%B0%E7%A3%81%E6%B0%97#.E3.83.80.E3.82.A4.E3.83.8A.E3.83.A2.E4.BD.9C.E7.94.A8



>それから発電所は
>磁...続きを読む

Q零相電圧を伴わない零相電流

「零相電圧」が無い(厳密には0では無いですが)にもかかわらず、「零相電流」が発生する原因について教えてください。地絡保護リレーなどは電流・電圧のAND条件なのでリレー動作には至らないと思いますが、零相電流だけが発生する原因で考えられることがあれば、よろしくお願いします。

Aベストアンサー

この質問ですと、カテゴリーを電力発電にした方が良いと思います。
回路的に、2回線送電にてループを形成していませんか?、この場合ですと普通に零相電流が流れます。

QプロトンNMRの高磁場シフト、低磁場シフトについて

 化学論文を読んでいて、包接錯体形成によりあるNMRスペクトルが高磁場シフトや低磁場シフトをしているものがありました。
 色々調べていて、溶媒を変えるなどによって環境が変わったり、相互作用があると高磁場シフトや低磁場シフトが起こるということはなんとなく分かったのですが、同じ相互作用でも高磁場シフトしているものと低磁場シフトしているものがあり、原理の部分がいまいち分かりません。
 どういうときに高磁場シフトもしくは低磁場シフトするのかを教えてもらえるとうれしいです。よろしくお願いします。

Aベストアンサー

当たり前のことですが、化学シフトはプロトンの周辺の電子密度が高ければ高磁場側になり、電子密度が低ければ低磁場側になります。
包接錯体形成によって、プロトンの周囲の電子密度が低下すれば低磁場シフトしますし、増大すれば高磁場シフトをすることになります。
つまり、錯体形成による電子密度の変化を反映しているということになり、それは錯形成の相手の原子の種類や電子密度などの影響を受けます。また、不飽和結合があれば、環電流の影響も考えられます。

Q可動コイル形電流計に交流電流を加えたら

可動コイル形電流計では、オシロスコープのように交流の変化をちくいち表すことはできませんが、次のような交流を可動コイル形電流計に加えた場合、可動コイル形電流計の指針はどのように動くの教えてください。
(1)100kHzくらいの高周波交流電流を加えたとき
(2)0.1Hzくらいのゆっくりと変化する交流電流を加えたとき

Aベストアンサー

ご質問の意図(*)が分からないのですが,とりあえず回答させていただきます。
(* このことがわかって,それをどうするのか・・・?)

(1)100kHzくらいの高周波交流電流を加えたとき

 指針は,信号に追随できるだけの応答特性がないので,ビクともしない。

(2)0.1Hzくらいのゆっくりと変化する交流電流を加えたとき

 その周波数(周期)で動く。
 ただし,マイナス側にも振れ込むので注意。

Q磁場って何?

磁場とは何なのでしょうか?どこにでも存在するもの?磁場がないところとはどういうところで、磁場がないとどうなるのでしょう?

Aベストアンサー

地球上ではほぼすべての場所に磁場はあります。
地球自体が磁気を持っておりますので、磁場を遮断するためには磁石にくっつくような金属などの箱が必要で、その中には磁場はありません。
磁場を遮断する必要がある分野では、利用されているようです。
http://www.nakano-permalloy.co.jp/j_shield_room.html

参考URL:http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%A3%81%E5%A0%B4

Qコイルの磁場

教科書を読んでいて質問です。
コイルに電流を流すと磁場が発生しますよね?
中に鉄芯を入れると磁力が増して磁場がふえますよね?
中に紙とか電気を通さないものを詰め込んでも中が空洞の場合と磁場は変わらないのですか??
前にテレビで磁石にガラスを近づけてその状態で鉄を近づけるとどうなるかってやってたとき磁力線をガラスは妨害しないから鉄はガラスをはさんでもくっつくってやってた気がしたので・・・・

コイルの巻き数が多ければおおいほど、コイルの直径が大きければ大きいほど磁場が強くなるという考えで大丈夫ですか??


電流を流しても磁場が変わらない時、どんな原因が考えられますか?

質問がいっぱいでごめんなさい

Aベストアンサー

>中に紙とか電気を通さないものを詰め込んでも中が空洞の場合と磁場は変わらないのですか?

透磁率が大きいものを入れると強くなります。

>コイルの巻き数が多ければおおいほど、

強くなります。

>コイルの直径が大きければ大きいほど

弱くなります。

Q電流と磁場

こんにちは。電流は磁場をつくり、磁場は電流に対して、ローレンツ力を及ぼす。電流は自身のつくった磁場から力を受けることはないのですか?おしえてください。

Aベストアンサー

自分自身の作った場から力を受けることが無いのが何故か?との質問に関して

1)
相互作用というのは相互に作用するものである
自分が相手に力(作用)を及ぼす時は自分も相手から同じ力を受ける(運動量保存)

2)
自分自身の作った場と相互作用するということは自分自身と相互に作用するということである。相互作用の相手が自分である場合にはその作用は相殺される。なので自分に対して相互に受けた力を相殺して結局力を受けていないのと変わらない。

という理解でどうでしょうか。


仮に力が相殺されないと何も無いのに力を受けるように見えるのでおかしなことになります。


ただ電流と磁場の場合は隣の電子が生成した磁場の影響を受けないとも限らないのでそのケースに関しては厳密には?です。

Q直線電流による磁場

磁場コイル、サーチコイルなどを使った実験で直線電流による磁場を求めたのですが、その求めた測定値と、精密測定値とで誤差が生まれました。その誤差についてなのですが、実験中に、サーチコイルを押さえながら測定するのと、サーチコイルに触れないで測定するのとでは違うことに気づきました。
このこと以外に誤差が生じる原因は何があるでしょうか?地球の磁力が影響している・・・なんてありますか?
教えてください!!

Aベストアンサー

地磁気の値はこちらで近似値を求めることができるようです。
この値は、その実験で無視できる値なのでしょうか?
http://vldb.gsi.go.jp/sokuchi/magnet/calcframe.html

参考URL:http://vldb.gsi.go.jp/sokuchi/magnet/calcframe.html


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