質問: 磁力がm【wb】の電極量を持っているとすると、磁力線は何本出ていると考えられるか、また磁束は何wb出 磁力がm【wb】の電極量を持っているとすると、磁力線は何本出ていると考えられるか、また磁束は何wb出ていると考えられるか、 また、ソレノイド内部が何もない場合と鉄の棒を入れた場合でソレノイド外部に出される磁束が増えるのはなぜですか?
回答: >磁力がm【wb】の電極量 「電極量」って何のこと? 「磁極量」「磁荷」みたいなことかな? 「電荷」が作る「電場」とそこに存在すると仮定した「電気力線」からのアナロジーで、 「磁荷」が作る「磁場」とそこに「磁力線」が存在すると仮定します。 点電荷 q [c] が作る電場の大きさは e = q/(4パイε0r^2) で、これを「q/(4パイε0r^2) 本の電気力線」と数えます。 そのアナロジーで(本当は「点磁荷」というものは存在しませんが) 点磁荷 m [wb] が作る磁場の大きさは h = m/(4パイμ0r^2) で、これを「m/(4パイμ0r^2) 本の磁力線」と数えます。 これを全方向(立体角 4パイ)で合計(積分)すれば、磁荷 m から出ている磁力線の総数は m/μ0 本 ということかな。 これに対して、h に空間の透磁率 μ をかけたものが「磁束密度:b = μ*h」です。 なので、真空中であれば、μ = μ0 なので、出ている磁束の総量は m [wb] かな。 >ソレノイド内部が何もない場合と鉄の棒を入れた場合でソレノイド外部に出される磁束が増えるのはなぜですか? 「何もない」といっても「真空」なり「空気」がある。真空の透磁率は μ0。 これに対して、鉄などの透磁率は非常に大きく、真空の 5000倍などになる。つまり、鉄の透磁率 μ は μ ≒ 5000μ0 など。 そうすると、ソレノイドの作る「磁場の大きさ:h = m/(4パイμ0r^2)」に対して、磁束密度は b = μ*h = μ*m/(4パイμ0r^2) になって、μ=μ0 の場合に比べて 5000倍程度に大きくなります。 概念的には、鉄の中の「原子」が外部からの磁場によって「一定方向」を向いて並ぶことにより、「磁場が強くなる」と考えればよいです。 外部からの磁場によって「一定方向」を向いて並ぶ傾向は物質によって異なり、鉄などの「強磁性体」ではその傾向が大きいとのです。