ランタン

今回はビオ・サバールの法則を用いて、無限に長いソレノイドコイルの内部に形成される磁場の大きさを求めます。 結論から示すと、磁場の大きさは下のように表されます。なお、ソレノイドコイル内に形成される磁場の向きも右ねじの法則に従って形成されます。...

電流の流れているコイルには、磁場の形でエネルギーが蓄えられることが知られています。 このエネルギーのことを、電磁気学では、磁場のエネルギーと呼びます。なお、磁場のエネルギーは次のように表されます。 磁場のエネルギーとエネルギー密度 透磁率を...

今回は、ファラデーの電磁誘導の法則をコイルに応用した場合に導かれるインダクタンスの概念について説明します。 自己インダクタンスとは？ コイルに流れる電流 $I$ の時間変化により生じる誘導起電力(逆起電力) $V$ は、比例係数 $L$ を...

以前、ファラデーの電磁誘導の法則を考え、閉回路が動かず磁束のみが変化する場合では、以下の関係が成立することを説明しました。（$\B{E}$ を電場、$\B{B}$ を磁束密度とします） \begin{split}\RM{rot}\B{E}=...

エルステッドの実験やアンペールの実験からは、電流が磁場と力の組み合わせを生み出すことが分かります。この関係は逆転させることができ、磁場と力の組み合わせから電流を生み出すことができます。 このように、変化する磁場は電流を生み出します。なお、こ...

ローレンツ力を説明した際に明らかにしたように、運動する荷電粒子には電場や磁場から力を受けます。この性質を利用すると電子の質量と電荷素量の比、比電荷を導くことができます。 今回は物理学で重要な定数である、比電荷を実験的に導いたトムソンの実験に...

電場 $\B{E}$ の背後には、電位 $\phi$ というポテンシャルエネルギーが存在しています。すなわち、電場と電位の間には以下の関係が成立します。($\nabla$ はナブラと読みます。この記号についてはこちらで詳しく説明しています)...

ローレンツ力を具体的に解いて、サイクロトロン運動とE×Bドリフト(イー・クロス・ビー・ドリフト)と呼ばれる運動の解析を行います。 サイクロトロン運動 サイクロトロン運動：一様で定常な磁束密度の下での、荷電粒子の運動のこと サイクロトロン運動...

ビオとサバールはアンペールの実験をさらに精密に行い、ビオ・サバールの法則を導きました。 ビオ・サバールの法則は、電流がある位置に形成する磁場(磁束密度)を表す法則であり、次のように表されます。 ビオ・サバールの法則とは？ 位置 $\B{r}...

高校物理でもおなじみのローレンツ力について解説します。高校物理では、$q,v,B$ を電気量、電荷の速さ、磁束密度の大きさとして、ローレンツ力 $f$ が $f=qvB$ とできると学びました。 ここから一歩進んで、電磁気学ではにローレンツ...