磁気に関するクーロンの法則

2023年8月8日

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。

ここでは、磁気に関するクーロンの法則について説明します。

クーロンの法則の力の向き

磁石で両端の最も磁気の強いところを　磁極　といいます。

磁極には　N極　と　S極　があり

北を指す磁極を　N極（正極、＋極）

南を指す磁極を　S極（負極、－極）　といい

N極　と　S極　は　一対で存在　します。

★　図２のように　N極　と　S極　のように異なる磁極の間には　吸引力　が働きます。

★　N極同士　または　S極同士　のように同じ磁極の間には　斥力　が働きます。

■　点磁極

磁極は電荷のように、プラス、マイナスが単独で存在しませんが

非常に細く長い磁石を仮定すれば、単独の磁極として扱うことができます。

このような、磁極の大きさを無視したものを　点磁極　として考えます。

■　磁極の強さ

磁極の強さの記号は　 $m$ 　、単位は　[Wb]　ウェーバ　を使います。

２つの点磁極の間に働く力を　磁気に関するクーロンの法則　といいます。

磁極の強さを　 $m_{1} 、 m_{2}$ 　[Wb]

磁極間の距離を　 $r$ 　[m]　とすると

磁極に働く力　 $F$ 　[N]　は

$F = k \frac{m_{1} m_{2}}{r^{2}}$ 　[N]　

$F = 6.33 \times 10^{4} \times \frac{m_{1} m_{2}}{r^{2}}$ 　[N]

磁気に関するクーロンの法則は２つの磁極間に働く力は

２つの磁極の積に比例し、磁極感の距離の２乗に反比例するというものです。

定数　 $k$ 　と　透磁率

透磁率は磁気を通す比率を表します。

$k = \frac{1}{4 π μ_{0}} ≒ 6.33 \times 10^{4}$ 　[N・m²/Wb²] $\dots$ 定数

$μ_{0} = 4 π \times 10^{- 7}$ 　[H/m] $\dots$ 真空の透磁率

$μ = μ_{0} μ_{r}$ 　[H/m] $\dots$ 透磁率で「ミュー」と読みます。

$μ_{r} = \frac{μ}{μ_{0}} \dots$ 比透磁率　空気中では、 $μ_{r} = 1$ 　です。

$k = \frac{1}{4 π μ} \dots$ 透磁率　 $μ$ 　の媒質中の定数

クーロンの法則は透磁率　 $μ$ 　の媒質中では次の公式になります。

$F = k \frac{m_{1} m_{2}}{μ_{r} r^{2}}$ 　[N]

図のように、真空中において二つの点磁極を　 $10$ 　[cm]　離しておいた時

両磁極間に働く力　 $F$ 　[N]　を求めよ。

＜解答例＞

クーロンの法則から

$F = k \frac{m_{1} m_{2}}{r^{2}}$ 　[N]　

$F = 6.33 \times 10^{4} \times \frac{3 \times 10^{- 5} \times 4 \times 10^{- 5}}{{0.1}^{2}}$ 　[N]　

$F = 7.596 \times 10^{- 3}$ 　[N]

以上で「磁気に関するクーロンの法則」の説明を終わります。