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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Q磁石の磁界と電流のつくる磁界の関係につきまして

お世話になっております。
2008年のセンターの問題で、装置についてのご質問です。
(添付画像あり)

問:スイッチをb側に入れ、次に電磁石に流れる電流の大きさを急激に増加させると、レールの2本の棒からなる回路には、どの向きに電流が流れるか。

答:上から見て時計回り



問題自体がわからないというより、装置についての疑問です。
(レンツの法則などはOKです)

問題文で
「電磁石にはN極が上になるように直流電流が接続され」
とありますが。。
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どうぞよろしくお願いいたします。

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Aベストアンサー

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(^^)

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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。

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 ──磁力線──→ふたつの磁石は反発します。
 ┏━━━━━━┓
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Q電流+磁界+力 コイルの問題です

同じような質問をされている方がいて、読んでみたのですが、いまいち理解できないので教えてください。

中学校の理科で、磁界の中においたコイルに電流を流すと、コイルが動くというのを習いました。
有名なフレミングの左手の法則というやつです。

ここで二つ疑問があるのですが、まずこの力というのはなんという力なのでしょうか?磁力でもないし、電力でもないし、何力なのでしょうか?

二つ目は、この力が働く原理です。
磁界の中でコイルに電流を流すと、コイルの周辺に磁界が出来、磁石の磁界の向きと同じ方は強めあい、反対向きのほうは弱めあう。
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どなたか分かるかたがいらっしゃいましたら教えてください。
よろしくおねがいします。

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力の名称
「電磁力」と呼ばれてます。

磁束の密度の濃いほうから薄いほうに力が働く
ちょうど、空気の圧力みたいな感じで、磁束の密度の濃いほうが圧力が高くなります。
「磁気圧」というキーワードで検索すると、参考になるページが見つかるかと思います。

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>Sの空間積分値は場に蓄えられた運動量そのものであり、その時間的変化が力学的な力(ローレンツ力)を発生する形として表現されています。

少し、違うような気がします。もう一度、マクスウェルの応力テンソルTの発散を計算してください。計算すると
(Tの発散)=(ローレンツ力)+(電磁場の力)
となることが確認できると思います。

>Sの空間積分値は場に蓄えられた運動量そのものであり、その時間的変化が力学的な力(ローレンツ力)を発生する形として表現されています。

これも、違うような気がします。ローレンツ力ではなく、上記の(電磁場の力)が(1/c^2)*∂S/∂tに等しいのです。


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