ソレノイド 磁場。 ソレノイドの作る磁界、端部で半分、説明が理解できず

このビオ・サバールの法則は本質的にはアンペールの法則と同じものなのですが、これ以上詳しいことは大学で学びます。 のときと比べると、 無限の直線を、短く切って(半径 r の約6. これは普通のソレノイドの考え方と同じです。 内部の磁力線が直線でなかったり、 磁力線が、導線と導線の隙間から漏れてしまうような形の場合は、 磁場を求めるための計算がとても複雑になってしまいます。

ビオ・サバールの法則による導出 ビオ・サバールの法則によって導き出すときの考え方は、微小部分の電流による微小な磁場を、無限の長さの分、足し合わせるというものです。 すると自動的に、半径 r の円周を周回している最中の磁極にはたらく磁場の強さは H となります。

このソレノイドに電流を流すと、左図のような磁場ができます。 は紙面の向こう側からこちら側、 は紙面こちら側から向こう側、ということを示しています。 で、電流を磁路の長さで割った値が電界の強さになると説明がありました。

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(ただし出口付近、入り口付近は磁力線が曲がっているでしょうから一様とはいえません) 円形電流の場合は一様ではない 円形電流の場合は、磁場が一定となるようなラインをたどると左図のような経路が考えられますが、これでは磁場が平行ではなく、一様とはいえません。 「原点において磁場が有限である」という境界条件は、現実世界において無限大に発散した物理量が何一つ観測されていないことから真っ当なものであると考えられるが、今は「無限長のソレノイド」という現実世界には存在しない対象を取り扱っているわけだから、もしかしたらソレノイドの中心軸上における磁場が無限大に発散することがあってもよいのかもしれない。 もし、半径が大きくなったときに、1m当たりの巻き数 n も小さくなってしまうようなら、磁場も小さくなってしまいますが、 (左図は、半径が大きくなると同時に n も小さくなっている) 半径が大きくなったときに、1m当たりの巻き数 n が変わらないのであれば、磁場も変わりません。

環状ソレノイドの内部磁界 ソレノイドとは、螺旋状 円筒状 に密に巻いたコイルのことでした。

今、半径r[m]の環状ソレノイドがあるとします。 ソレノイド内ではどのような長方形を考えても、このことが成り立っていますので、ソレノイド内の磁場はあらゆる地点で等しい、つまり一様であるといえます。 (有限の長さのソレノイドは、外部の磁力線の形が、棒磁石のつくる磁力線の形とそっくりです。

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(上のイラストでいうところの青点のような微小部分が無い)。 もとの長さのソレノイドの端部の磁界は、この半分ソレノイドの磁界と同じとなる。

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本問題は、例えば上列の直ぐ上側の位置の磁場を評価することになりますが、対称性から上記の断面部だけからの磁場の影響を考えれば定性的には十分です すなわち、上下の導線からの磁場を合わせると、ソレノイドの内側では強まって外側では弱まります。

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すると、ソレノイドの外側では上列と下列の導線による磁場はほぼ相殺されることになります。