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磁場Hと磁束密度Bの違いとはなんですか?
使い分けは出来るのですがよくわかっていません。
具体的に教えていただけないでしょうか?

A 回答 (4件)

追加です。



「EとH,DとB」という本が共立出版・物理ワンポイントシリーズにありました。
1冊の本になるくらいBとHの区別は難しい,というか私も理解に苦労した記憶があります。

B=μH 磁束密度B[Wb/m^2],透磁率μ[H/m],磁界H[A/m]
D=εE 電束密度D[C/m^2],誘電率ε[F/m],電界E[V/m]
J=σE 電流密度J[A/m^2],導電率σ[S/m],電界E[V/m]

これらの式は数学的には同じ形になり,ポアソン方程式の境界条件なども同じ形になります。

私もしばらく,B,H,D,Eという物理量の違いが理解できず,悶々としていました。
これらの中で
「導電率σの物質に電界Eをかけると,電流密度Jで電流が流れる」という,
微視的なオームの法則が一番イメージがわきやすかったです。

すなわち,
EやHは流れを作り出す「界」の大きさで,長さあたりの傾斜
J,B,Dはできた流れを,タバとしてみた「束」の面積あたりの密度
というイメージです。

EやHに,平行な長さをかけて積分した起電力[V],起磁力[A]
BやDやJに,垂直な断面積をかけて積分した,磁束[Wb],電束[C],電流束[A]

これらは同じ性質を持つことになります。このうち電圧(起電力),電流は電気回路の考え方に従い,
直列や並列に接続したときの性質がよく分かっています。

これを手がかりにして,

磁束や電束は流れる量で,電流と同じく「束」として一続きの糸のようにつながっている。
磁界や電界は流れを作るポテンシャル勾配「界」で,ぐるりと一周線積分すると起磁力,起電力になる,

というイメージがつかめました。
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この回答へのお礼

ご丁寧にありがとうございます!
他にもA/mとN/Wbの次元が等しいのは何故かと考えたりしました。
イメージが論理に結び付くまでしっかりと勉強します!

お礼日時:2012/01/19 19:45

本当にざっくりとですが、磁束密度(T)は電圧の積分値で、磁界(A/m)は電流の換算値で、空間磁場に関しては、真空中、空気中では透磁率を1としてB=(μ0μs)Hと考えますので、磁場の単位としては、ガウス(G)でもミリテスラ(mT)でもエルステッド(Oe)でもアンペア/メータ(A/m)でも表現はできます。

 10000G=1T、1Oe=79.58A/mになります。
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます!
しかし私は高校生…すいません、まだまだレベルが低いようです…
早く大学に入って習いたいです(><)

お礼日時:2012/01/19 19:50

磁界H[A/m]と磁束密度B[Wb/m^2]の使い分け



真空あるいは空気中だけを考える限り,これらの区別ははっきりしません。昔のcgs系単位系が真空の透磁率を1においていた名残で,未だに混乱していることもあります。

ただし,鉄(強磁性体)と空気のように,透磁率が異なる媒質を扱う時には,BとHをしっかり区別する必要があります。鉄の中ではHは小さくてもBは大きくなります。空気中ではBは小さくてもHが大きくかかります。

また,電流によりできるのは磁界Hであり,時間微分して誘導起電力を作る磁束になるのは磁束密度Bです。
すなわち,アンペールの法則∫Hdl=nIは,磁界Hに対して,媒質に無関係に成立。
ファラデー・レンツの誘導起電力の法則e=d{∫BdS}/dtは,磁束密度Bに関して,媒質に無関係に成立。

電磁気の教科書でも真空中だけを扱う章では,Bを線積分したアンペールの法則とか,Hを面積積分した誘導起電力の法則など,物理的に「変」な数式で書いてあることがあり,要注意です。媒質の透磁率がいたるところμ0の場合は単に定数倍するだけなので数学的には正しいのですが,物理的には気持ち悪い式になります。

電磁気の教科書の数式の中で,
「透磁率がどこでも一様な場合だけに成立する数式」と
「透磁率が場所によって変っても成立する数式」は
をよく区別して理解する必要があります。

以上,マクロな電磁気学の立場としてBとHの違いを説明しました。
ミクロな電磁気(物性あるいは磁気双極子)の立場から,BとHの違いを説明していただけるといいですね。
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人によってはBを磁場と言う人もいます。


その為、Hを「磁場の強さ」と言ったりします。
ややこしいので、ここでは、Bを「磁束密度」Hを「磁場の強さ」で統一します。

大雑把に説明します。
電流を流すとまわりに磁束を生み出します。
出来た磁束の先に何か物質があると、その物質までそれなりの磁束を出すようになります。
流した電流からの磁束の影響で、物質中の分子ひとつひとつの向きがある程度揃ってしまうからです。
(分子ひとつひとつはそれぞれ電子がくるくる回っているので、それぞれがめちゃくちゃ弱い磁束を作ってますが、普段は向きがバラバラなのでまとめてみると相殺されてほとんどゼロになってます)

このとき、全部ひっくるめた磁束の密度が磁束密度Bです。
ただ、このBだと、流した電流からの磁束と物質が勝手に持った磁束をひっくるめてますから、計算がややこしいです。
ここで、物質が勝手に持った磁束をさっぴいた物理量を考えます。
これが磁場の強さHです。
これだと流した電流から直接求められます。
ただし、単位が違うことからも分かるように、単純に引いてるわけではありません。

この二つを、B=μHとしてつなげるのがご存知の通り透磁率μです。
物質がない場合、つまり物質が勝手につくる磁束なんてない場合は、真空の透磁率μ0を使います。
数学的過程は省きましたが、こういうやり方をすると、物質の磁束がどうたらとかややこしいものを、μという物質ごとの定数に全部丸め込むことができるので、いろいろと便利なのです。
また、見てのとおり電束や電場といかにも似ている関係式がでてきていい気持ちになったりもします。
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます!
分子一つ一つの向きが揃うのか…
教科書に書いていなくて(単に読みが不足していたのかも)知らなかった…

お礼日時:2012/01/19 19:59

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電束密度と電場の違いがわかりません。

電束というのは、電気力線のことを指しているのですよね。電場というのは、1m^2あたりの電気力線の本数だったと思います。ということは、「電束(の)密度」ということだと思うのですが…。どう違うのでしょうか?

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

電場とは、簡単に言うと電荷の影響で周囲の性質が変化した空間の事です。
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Q変位電流ってなんですか!!!???

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Aベストアンサー

 平行板コンデンサーがあって交流電流が流れているとします。コンデンサーにつながる導線には電流(=電荷の移動)があり、導線の周囲には変動する磁場が生じます。コンデンサーの極板の間には移動する電荷が存在しないので電流がありませんが、では、極板間の空間(の周囲)には磁場は生じないのでしょうか。

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Aベストアンサー

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(1)
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(3)
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(4)
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(2)
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Aベストアンサー

こんにちは。

>>>金属については、温度が上がると粒子が熱振動し自由電子が流れにくくなるというようなことを聞いたことがありますがあっていますか?

だいたい合っています。
金属については、温度が上がると正イオン(自由電子が引っこ抜かれた残りの原子)の振動が激しくなるので、自由電子が正イオンに散乱されます(進路を乱されます)。
それをマクロで見たとき、電気抵抗の上昇という形で現れます。

>>>半導体についてはまったく理由がわからないので詳しく教えて頂くとありがたいです。

半導体の中において金属の自由電子に相当するものは、電子とホールです。この2つは電流を担う粒子ですので、「キャリア」(運ぶ人)と言います。
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これは、水溶液において、H+ と OH- の濃度の積が一定(10^(-14)mol^2/L^2)であるのと実は同じことなのです。

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>>>金属については、温度が上がると粒子が熱振動し自由電子が流れにくくなるというようなことを聞いたことがありますがあっていますか?

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>>>半導体についてはまったく理由がわからないので詳しく教えて頂くとありがたいです。

半導体...続きを読む

Qフレミングの「右手の法則」と「左手の法則」

フレミングの右手の法則と
フレミングの左手の法則って
何が違うんですか?

右と左が違うだけですけど僕にはよく分かりません。

回答よろしくお願いします。

Aベストアンサー

edomin2004さんの回答で合っていると思います。

補足すると、
主に使用する場面が違います。


中学校で習う(私のときはそうでした)フレミング左手の法則は、電線が磁界から受ける力(専門用語でローレンツ力といいます)の向きを調べるときに使います。
例えば、「U字型磁石の間に導線を置いて電流を流すと、どちらに導線が動くか」というような場合です。


高校で習う(私のときはそうでした)フレミング右手の法則は、誘導起電力の向きを調べるときに使います。
例えば「磁石の間で導線を動かすと(または導線付近で磁石を動かすと)、どっち向きに電流が流れるか」というような場合です。



どっちも電線が動く(動かす)のに、右手と左手でなんで変わるのか?という疑問を持たれたのかもしれません(私は昔そうでした)。そのために一応追加で説明しておくと、

左手の場合は、磁界が動かしている
右手の場合は、人が動かしている→磁界はそれに逆らう向き(逆向き)に動かそうとする

ということで、向きが逆になります。だから、似たような話なのに左手と右手で使い分けないといけないわけです。

edomin2004さんの回答で合っていると思います。

補足すると、
主に使用する場面が違います。


中学校で習う(私のときはそうでした)フレミング左手の法則は、電線が磁界から受ける力(専門用語でローレンツ力といいます)の向きを調べるときに使います。
例えば、「U字型磁石の間に導線を置いて電流を流すと、どちらに導線が動くか」というような場合です。


高校で習う(私のときはそうでした)フレミング右手の法則は、誘導起電力の向きを調べるときに使います。
例えば「磁石の間で導線を動かす...続きを読む

Q磁束密度と磁場の向きはなぜ違うのですか?

物理の基本的な疑問です。

B=μH(B、Hともにベクトル量)

なのに、物質中ではなぜ二つの向きが違うのですか?
上の計算式から考えると、とある点では磁場の向きも磁束密度の向きはあった九同じになると思います。

ぜひとも教えてください。

Aベストアンサー

B=μH は一般的に成り立つ式ではなく、特定の条件下でのみ限定的に成り立つ式です。
そののような関係が成り立つような場合にはもちろん、 B と H は同じ向きになります。
(μが2階テンソルのときは別)

たとえば外部磁場が弱いときの強磁性体の磁場は、粗い近似で
B = B0 + μH
という関係を満たしていると考えられます。
また、異方性のある常磁性体などでは、BはHに適当な行列(2階テンソル)を掛けたものとして表せることがあります。

Q三相交流のV結線がわかりません

V結線について勉強しているのですが、なぜ三相交流を供給できるのか理解できません。位相が2π/3ずれた2つの交流電源から流れる電流をベクトルを用いて計算してもアンバランスな結果になりました。何か大事な前提を見落としているような気がします。

一般にV結線と言うときには、発電所など大元の電源から三相交流が供給されていることが前提になっているのでしょうか?

それとも、インバータやコンバータ等を駆使して位相が3π/2ずれた交流電源2つを用意したら、三相交流を供給可能なのでしょうか?

Aベストアンサー

#1です。
>V結線になると電源が1つなくなりベクトルが1本消えるということですよね?
●変圧器のベクトルとしてはそのとおりです。

>なぜ2つの電源の和を「マイナス」にして考えることができるのかが疑問なのです。
●もっと分かりやすいモデルで考えてみましょう。
乾電池が2個あってこれを直列に接続する場合ですが、1個目の乾電池の電圧をベクトル表示し、これに2個目の乾電池の電圧をベクトル表示して、直列合計は2つのベクトルを加算したものとなりますが、この場合は位相角は同相なのでベクトルの長さは2倍となります。

同様に三相V結線の場合は、A-B,B-Cの線間に変圧器があるとすれば、A-C間はA-B,B-Cのベクトル和となりますが、C-A間はその逆なのでA-C間のマイナスとなります。

つまり、どちらから見るかによって、マイナスにしたりプラスにしたりとなるだけのことです。

端的に言えば、1万円の借金はマイナス1万円を貸したというのと同じようなものです。

Q磁荷って、どこにあるんですか?

今まで磁荷というものについて不思議に思ったことが無かったのですが、「磁荷って?」とふと思いました。
電荷は電子だとか陽子だとかと物質の中にありますが、一般的な物質のどこに磁荷ってものがあるのでしょうか?
磁荷は存在するのでしょうか?それとも現象ですか?
明らかに存在するというように習ってきたのですが、鉄が磁化されるなどの説明の時に磁荷の向きが同じ方向に向くから・・・・という説明を受けます。
でも、そこには原子があるのでは?原子が分極したものが磁荷なのでしょうか?
でも、それなら元もただせば電荷であり、磁荷は現象と考えられるのでは・・・・。
電流の流れから磁場が生まれる?
電荷があるから電場が生まれる?
磁荷って、どこにありますか?

Aベストアンサー

 とっても正しく、センスの良い素敵な質問ですね!

 我々が小学校で最初に学ぶ電磁気は、たぶん「鉄の永久磁石」であり、それが「磁荷」との出会いだったことでしょう! 

 そして・・・
 中学で電磁石・右ねじの法則を学び・・・、
 高校でローレンツ力・磁気誘導を学び・・・
 大学に入って、電磁気学・マックスウエル方程式を学び・・・

 そこまで勉強しても、「磁荷」いうものが、「有るのか無いのか?」わかりません。現象論的に「磁気単極はない」なんて頭ごなしに言われるだけです。

 そして、相対論の初歩を学んで、なんとなく磁場の成因を知るのですが、それで分かるのは、電磁石だけ・・・。「鉄の永久磁石」の起因にはまだ到達できません。

 最終的には、量子力学を学んで、大学院で、場の理論の入門を果たしたあたりで、電子スピンの磁性と、鉄の電子軌道におけるスピンの役割がわかり、「鉄の永久磁石~強磁性体」の存在が実感できる頃、「磁荷」なんてものはないんだ~ってわかるわけです。
(モノポールは宇宙論レベルでの話なんで・・・更にずっと深いですが)

 「磁荷」の概念は、「エネルギー」の概念と並んで、その人の物理教育がどの程度深くまで進んだか?の尺度と言っていいかもしれません。

 とっても正しく、センスの良い素敵な質問ですね!

 我々が小学校で最初に学ぶ電磁気は、たぶん「鉄の永久磁石」であり、それが「磁荷」との出会いだったことでしょう! 

 そして・・・
 中学で電磁石・右ねじの法則を学び・・・、
 高校でローレンツ力・磁気誘導を学び・・・
 大学に入って、電磁気学・マックスウエル方程式を学び・・・

 そこまで勉強しても、「磁荷」いうものが、「有るのか無いのか?」わかりません。現象論的に「磁気単極はない」なんて頭ごなしに言われるだけです。

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Q磁気飽和のときの透磁率と,これらの定義について

磁束密度B
磁界の強さH
透磁率μ
としたときに,
B=μH
となり,
μは,B-H曲線の傾きであると教科書で勉強しました。
とすると,磁気飽和して,Hを強くしてもBが増えないとすると,飽和状態ではB-H曲線が水平になるため,
μ=0
となる考えたのですが,これは間違いなのでしょうか?

たとえば,鉄の磁気飽和は,H=1000[A/m]付近で,
そのとき,B=1.5[T],μ=5000と書いてあるものを
見たのですが,μが5000あるならば,Hを増やせば
Bが増えそうな気がするのですが・・・。

飽和という現象の捉え方が間違っているのか,
それともμの定義の捉え方が間違っているのか,
教えていただけませんでしょうか。

Aベストアンサー

回答3の者です。
まず、飽和の確認にはB-H曲線より、M-H曲線の方が容易だと思います。
私たちのよく使う測定装置は、このM-H曲線の形でデータ出力するのが普通なのですが、もし質問者がB-Hでしかデータを得られないのでしたら、Bの値からμ0Hの値を引いてM-H形式に変換出来ます。
次に、高磁場でμ0より少し大きい値でBが増加するのは、磁化mが飽和後の高磁場でも少し増加を続けるからです。
この高磁場磁化率の原因は、熱揺らぎの抑制、結晶異方性の抑制、磁気モーメントそのものの磁場増強などいくつかの可能性が有ります。
我々の場合には、このM-H曲線からこのような磁場効果を取り除いた、磁性物質がゼロ磁場状態で本来持っている磁化の値(自発磁化)を求めるために、「飽和漸近則」という磁場による多項式フィットや、あるいはもっと簡便に高磁場でM-H曲線が直線的になった部分に直線フィットして、ゼロ磁場へ外挿した値を自発磁化としています。
質問者は飽和磁場を求めたいようなので、このM-H曲線で高磁場側から引いた直線から、M-H曲線がはずれていく磁場の値を、飽和磁場とすれば良いと思います。

回答3の者です。
まず、飽和の確認にはB-H曲線より、M-H曲線の方が容易だと思います。
私たちのよく使う測定装置は、このM-H曲線の形でデータ出力するのが普通なのですが、もし質問者がB-Hでしかデータを得られないのでしたら、Bの値からμ0Hの値を引いてM-H形式に変換出来ます。
次に、高磁場でμ0より少し大きい値でBが増加するのは、磁化mが飽和後の高磁場でも少し増加を続けるからです。
この高磁場磁化率の原因は、熱揺らぎの抑制、結晶異方性の抑制、磁気モーメントそのものの磁場増強などいくつかの可能...続きを読む

Qエクセルで計算すると2.43E-19などと表示される。Eとは何ですか?

よろしくお願いします。
エクセルの回帰分析をすると有意水準で2.43E-19などと表示されますが
Eとは何でしょうか?

また、回帰分析の数字の意味が良く分からないのですが、
皆さんは独学されましたか?それとも講座などをうけたのでしょうか?

回帰分析でR2(決定係数)しかみていないのですが
どうすれば回帰分析が分かるようになるのでしょうか?
本を読んだのですがいまいち難しくて分かりません。
教えてください。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

★回答
・最初に『回帰分析』をここで説明するのは少し大変なので『E』のみ説明します。
・回答者 No.1 ~ No.3 さんと同じく『指数表記』の『Exponent』ですよ。
・『指数』って分かりますか?
・10→1.0E+1(1.0×10の1乗)→×10倍
・100→1.0E+2(1.0×10の2乗)→×100倍
・1000→1.0E+3(1.0×10の3乗)→×1000倍
・0.1→1.0E-1(1.0×1/10の1乗)→×1/10倍→÷10
・0.01→1.0E-2(1.0×1/10の2乗)→×1/100倍→÷100
・0.001→1.0E-3(1.0×1/10の3乗)→×1/1000倍→÷1000
・になります。ようするに 10 を n 乗すると元の数字になるための指数表記のことですよ。
・よって、『2.43E-19』とは?
 2.43×1/(10の19乗)で、
 2.43×1/10000000000000000000となり、
 2.43×0.0000000000000000001だから、
 0.000000000000000000243という数値を意味します。

補足:
・E+数値は 10、100、1000 という大きい数を表します。
・E-数値は 0.1、0.01、0.001 という小さい数を表します。
・数学では『2.43×10』の次に、小さい数字で上に『19』と表示します。→http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%8C%87%E6%95%B0%E8%A1%A8%E8%A8%98
・最後に『回帰分析』とは何?下の『参考URL』をどうぞ。→『数学』カテゴリで質問してみては?

参考URL:http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%9B%9E%E5%B8%B0%E5%88%86%E6%9E%90

★回答
・最初に『回帰分析』をここで説明するのは少し大変なので『E』のみ説明します。
・回答者 No.1 ~ No.3 さんと同じく『指数表記』の『Exponent』ですよ。
・『指数』って分かりますか?
・10→1.0E+1(1.0×10の1乗)→×10倍
・100→1.0E+2(1.0×10の2乗)→×100倍
・1000→1.0E+3(1.0×10の3乗)→×1000倍
・0.1→1.0E-1(1.0×1/10の1乗)→×1/10倍→÷10
・0.01→1.0E-2(1.0×1/10の2乗)→×1/100倍→÷100
・0.001→1.0E-3(1.0×1/10の3乗)→×1/1000倍→÷1000
・になります。ようするに 10 を n 乗すると元の数字になるた...続きを読む


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