磁界中の電流に力が働くことの説明についての質問です。
電流による磁界の方向と、元の磁界との方向を合わせることによって、磁界が強まるところと、弱まるところができますが、なぜ、磁界が弱まった方向へ力が働くのでしょうか。
ある本には、磁力線は引っ張られたゴムひものように、縮んで短くなるなろうとする性質があるとかいてありましたが。このような理解でよろしいのでしょうか。

A 回答 (2件)

> 磁力線は引っ張られたゴムひものように、


> 縮んで短くなるなろうとする性質があるとかいてありましたが

その通りですが,もう一つ重要なこととして,
隣り合う同方向の磁力線は反発することがあります.
磁力線でできた管(静電気の電気力管と類似)を考えますと,
管は縮んで太ろうとします.
いわゆる,Maxwell の応力です.

反平行電流が反発することはよく知られていますが,
磁力線を描いてみると下のようになります.
電流に垂直な断面図です.
◎は画面に垂直手前向きの電流,×は向こう向きです.
本当は磁力線は円ですが,図が描けないので四角になっています.

 ┌─←─┐ ┌─→─┐
 │   │ │   │
 ↓ ◎ ↑A↑ × ↓
 │   │ │   │
 └─→─┘ └─←─┘

A点の場所では磁力線が平行になっていますので互いに反発します.
これが,反平行電流間の反発力を場の考えで表したものです.
磁力線間の力を全部積分したものが,電流間の力になっています.
2つの電流が反発すると,A付近の磁力線の密度は小さくなりますから,
磁界も弱くなりますね.

この回答への補足

ありがとうございます。
> 磁力線は引っ張られたゴムひものように、
> 縮んで短くなるなろうとする性質があるとかいてありましたが

> 隣り合う同方向の磁力線は反発することがあります.

そもそもこのようなことは、何故起こるのでしょうか。この質問は質問になっているのでしょうか。これらは、場の性質だとして、そのようなものであると言ったほうが良いのでしょうか。もしよろしかったら、お教えください。

補足日時:2001/05/21 23:19
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> 場の性質だとして、


> そのようなものであると言ったほうが良いのでしょうか.

場の性質というより仕方がないと思います.
電気力線でも同じですね.
もしとなりあう電気力線間が互いに近づこうとしているのだったら,
点電荷から電気力線が四方八方に均等に出てゆくことにならず,
レーザー光線みたいにかたまって電気力線が出てゆくことになります.
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ベクトルの外積を使えば
 →F = q * →v × →B
です。ここでは「電子」は負電荷なので q>0 と定義すると
 →F = - q * →v × →B
となります。力の向きを考えるときには要注意です。

あとは、言葉と式ではイメージがつかめないので、ご自分で「3次元の絵」を描いて進めてください。
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どうぞよろしくお願いいたします。

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先ほどは時間が取れなて・・
回路には、反時計回りに電流が流れます。添付図左上
それぞれの電線を見ると、その電流に対して右回りの磁界が発生します。
 それを磁力線で示すと、右上の赤の矢印になります。
電磁石の磁力線は青の矢印で示されています。
磁力線は同じ向きだと反発します、(逆向きだと引き合う)
 ┃N極------S極┃
 ┗━━━━━━┛
 ──磁力線──→
 ──磁力線──→ふたつの磁石は反発します。
 ┏━━━━━━┓
 ┃N極------S極┃
 ┗━━━━━━┛
 ──磁力線──→
 ←─磁力線───ふたつの磁石は引き合います。
 ┏━━━━━━┓
 ┃S極------N極┃  これは小学校低学年でやったでしょ(^^)

 よって銅線は左右に引き離される方向に力を受けます。オレンジの矢印

たぶんこの問題には続きがある・・
 動いている時に、スイッチを切ると、慣性で移動します。しかし銅線内の電荷(+と考える)は、移動していますから電荷の周囲に、銅線が黒がっていく方向に右回りで磁界が発生します。この場合、回路が遮断されていますから電荷はすこし移動するだけで流れません。

 スイッチをbに倒すと、電荷は移動できますから最初とは反対周りに電流が流れ、ブレーキがかかります。
 モノポールモーター/ファラデーのモーターや発電機(誘導電流)をきっちり仕組みを理解していたら良いでしょう。

先ほどは時間が取れなて・・
回路には、反時計回りに電流が流れます。添付図左上
それぞれの電線を見ると、その電流に対して右回りの磁界が発生します。
 それを磁力線で示すと、右上の赤の矢印になります。
電磁石の磁力線は青の矢印で示されています。
磁力線は同じ向きだと反発します、(逆向きだと引き合う)
 ┃N極------S極┃
 ┗━━━━━━┛
 ──磁力線──→
 ──磁力線──→ふたつの磁石は反発します。
 ┏━━━━━━┓
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 直線の回路C2をY軸に平行に取り、そのX座標をb(>a>0)とし、+Y方向に電流I2が流れている。C2の1点を(2)としその座標を(b,y)とする。と、問題の設定ができました。

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F12~=(μI1I2/4π)∫[c1]∫[c2](ds2~×(ds1~×r~))/r^3
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 直線の回路C2をY軸に平行に取り、そのX座標をb(>a>0)とし、+Y方向に電流I2が流れている。C2の1点を(2)としその座標を(b,y)とする。と、問題の設定ができました。

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