電験3種WebHandMade[過去問・解答・重点学習]

磁気に関するクーロンの法則


クーロンの法則は、磁気に関する法則静電気に関する法則がある。
いずれも『力』に関する重要な法則である。
電磁気学は、このクーロンの法則を起点として展開されていくことになる。


1.磁気の基礎知識


  1. 磁石とは、二つの磁極(じきょく)N極S極を持つ石である。



  2. 磁極とは、鉄を吸引したり、磁石同士で吸引したり反発したりする集中した箇所をいう。



  3. N極を正極(+)、S極を負極(−)と定めている。



  4. 点磁極(てんじきょく)とは、磁極の大きさを無視した磁極をいう。



  5. 磁極は、電荷(+電荷と−電荷)のように単独で存在しないが、非常に細長い磁石を考えることにより、単独の磁極(+磁極と−磁極)として取り扱うことができる。



  6. 真空とは、物質が全く存在しない(非常に少ない)空間をいう。









  7. [Wb]の単位は、「ウェーバ」と読む。

  8. [H]の単位は、「ヘンリー」と読む。

  9. [N]の単位は、「ニュートン」と読む。

  10. μは、「ミュー」と読む。

  11. πは、円周率(3.141592…)を表す記号である。



2.磁気に関するクーロンの法則


二つの点磁極間に働く力は、二つの点磁極を結ぶ直線上にあり、その大きさは二つの点磁極の磁極の強さの積に比例し、二つの点磁極間の距離の2乗に反比例する。




ここで、点磁極が置かれた空間の透磁率をμ[H/m]とすると、上式(1)は(2)式で表すことができる。




上式(2)のの出典は、半径rの球の表面積が4πr2によるものである。



3.透磁率μ


透磁率μ[F/m]は、真空透磁率μ0[F/m]比透磁率μrの積で表されている。





4.吸引力と反発力


二つの点磁極の正負が異なる場合は、下図のように吸引力(引力)が働く。






二つの点磁極の正負が同じ場合は、下図のように反発力(引力)が働く。





例題


下図のように真空中で1[m]離れた2点に、+4π[Wb]と+8π[Wb]の点磁極を配置した。
この点磁極間に働く力の大きさ[N]を求めて、その力の方向を図示せよ。