【解説】磁気に関するクーロンの法則

静電気の分野で学習したクーロンの法則と同じように,磁気においても磁気に関するクーロンの法則があります。

目次

磁気に関するクーロンの法則

2つの点磁極が及ぼしあう磁力の大きさ \(F\ \rm[N]\) は,磁荷(磁極の強さ,記号:\(m\) ,単位:\(\rm [Wb] \) )を使って以下の式で表すことができます。

磁気に関するクーロンの法則

\( F = \displaystyle \frac{m_1 m_2}{4 \pi \mu_0 r^2} \)

磁荷:\(m_1 , m_2 \rm[Wb] \)
真空中の透磁率:\(mu_0 = 4\pi \times 10^{-7} \rm[H/m] \)
距離:\( r \rm[m]\)

上記の式から,2つの点磁極間に働く力の大きさは,2つの磁荷の積に比例し,2点間の距離に反比例することがわかります。

透磁率

透磁率とは,磁気(磁力線)の透しにくさを表すものです。真空中の透磁率( \(\mu_0\) )とは,何もない空間での磁気の透しにくさを表しています。

真空の透磁率 \(\mu_0 \ \rm[H/m]\) と,ある物質の透磁率 \(\mu \ \rm[H/m]\) の比率のことを比透磁率 \(\mu_r\) といいます。

\( \mu = \mu_0 \times \mu_r \ \rm[H/m] \)

磁力の向き

力のことを考えるうえで忘れてはいけないのは,力の働く向きです。

磁力の向きは,2つの点磁極を結ぶ一直線上に働き,磁気に関するクーロンの法則によって2つの点磁極(磁荷)に働く力の向きは,同種の磁極同士なら反発し,異種の磁極同士なら引き合う力が働きます。

3つの点磁極間にはたらく磁力の計算

実際の試験問題では,静電気のクーロンの法則と同様に3つの点磁極がおかれた場合の,磁力を計算させるパターンで出題されることが多いです。

例題 理論科目 平成30年度 問3

長さ \(2\ \rm m\) の直線状の棒磁石があり,その両端の磁極は点磁荷とみなすことができ,その強さは,N極が \(1×10^{-4}\ \rm Wb\) ,S極が \(-1×10^{-4}\ \rm Wb\) である。図のように,この棒磁石を点 \(BC\) 間に置いた。このとき,点 \(A\) の磁界の大きさの値 \(\rm [A/m]\) として,最も近いものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

ただし,点 \(A\) ,\(B\) ,\(C\) は,一辺を \(2\ \rm m\) とする正三角形の各頂点に位置し,真空中にあるものとする。真空の透磁率は \(μ_0 = 4 \pi×10^{-7} \ \rm H/m\) とする。また,N極,S極の各点磁荷以外の部分から点 \(A\) への影響はないものとする。

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この記事を書いた人

中学校教師から電気エンジに転職し現在は66kV/155MWの工場で電気主任技術者として活動中です。
電験3種、電験2種を独学で合格した経験から、初心者がつまづきやすいポイントをどこよりもわかりやすく解説する電験ブログを目指して活動しています。
2023年より、電験三種のオンライン家庭教師も始めました!
目標は、電気監理技術者と独立し、年収1000万以上を達成することです。

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