磁気量の単位Wb(ウェーバー)
磁気量の単位Wb(ウェーバー)
磁石の近くに、別の磁石を近づけると反発力(または吸引力)を感じる。
ここから、「磁場中に磁気を持ってくると、磁気は磁場から力を受ける」ことが分かる。
ちょうど、電場中の電荷が、電場から力を受けるのと同じである。
単位の電荷が、電場から受ける力を、その電場Eの強さと定義した。
同様に、単位の磁気が磁場から受ける力を、その磁場Hの強さと定義する。
電流の周囲にはリング状の磁場が形成される。
アンペールの法則では、電流Iとリングの長さ(円周長)と磁場Hの関係を次のようにまとめている。
このアンペールの法則の式を変形すると円周長と磁場の強さの積が電流であることが分かる。
磁場の強さは、単位の磁気が磁場から受ける力の大きさである。
円周長は距離である。
この積は、力と距離をかけているのだ。
力と距離の積は仕事である。
単位の磁気が、磁場から受ける力に逆らって、リングを一周したときの仕事なのだ。
この式を見ると、仕事と電流が関連していることが分かる。
1[A]の電流が作るリング状の磁場にそって、磁気を一周させる。
このときの仕事が1[J]だったとき、磁気は1ウェーバー[Wb]と定義する。
磁束の変化が誘導起電力を起こす。
ここからウェーバーを定義することも出来る。
1秒あたりの磁束の変化が1ボルトの起電力を生じた場合、その磁束は1ウェーバー[Wb]である。
電場で電気力線を想定したように、磁場にも磁力線が定義できる。
磁力線は実在しないが、実在すると考えると磁気の現象が系統立てて説明できるのだ。
単位面積あたりの磁力線の本数は、その場所の磁場の強さHと一致すると決めてある。
この磁力線とは別に磁束もある。
磁束は磁力線を何本か束ねたものだ。
1[Wb]の磁気(磁荷)からは１本の磁束が放射されていると決める。
真空中であっても、他の物体中であっても1[Wb]からは１本の磁束が放射される。
つまり磁束は透磁率に影響されない。
q[Wb]の電荷からはq本の磁束が放射されているということだ。
単位面積あたりの磁束の本数を磁束密度といいBで表す。
磁束密度の単位は本数を面積で割るのだから、[本/m2]となるはずだ。
ところが、実際には[Wb/m2]と表記する。
磁束の本数と、磁気の量[Wb]は一致しているからである。
磁気に関する他の単位については「磁気の単位」参照。
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2007/12/01