クエリ: アメリカの電気工学者にちなんだ、10000ガウスを1とする磁束密度の単位は何?
文章: 磁力 1テスラは10,000 ガウスで地磁気の磁場の強度は0.250.60ガウスである。
文章: 量子電磁力学 ここで、 L m a t t e r {\displaystyle {\mathcal {L}}_{\mathrm {matter} }} は物質場のラグランジアン密度であり、微分は D ψ {\displaystyle {\mathcal {D}}\psi } は共変微分D μ ψ j ( x ) = ∂ μ ψ j ( x ) - i e A μ ( x ) Q j ψ j ( x ) {\displaystyle {\mathcal {D}}_{\mu }\psi _{j}(x)=\partial _{\mu }\psi _{j}(x)-ieA_{\mu }(x)Q_{j}\psi _{j}(x)}に置き換えられる。e は電磁相互作用の結合定数で素電荷である。 Qj は物質 ψj の U(1) チャージである。 文章: エネルギー 電磁気学において、電磁場のエネルギーは、現象論的なマクスウェルの方程式から と与えられる。ここで E は電場、D は電束密度、H は磁場、B は磁束密度である。また、 はベクトルの内積、V は空間全体およびその体積を表す。特に、真空中では電束密度 D および磁場 H はそれぞれ電場 E と磁束密度 B で置き換えられ、国際単位系を用いれば、真空中の誘電率 ε0 および真空中の透磁率 μ0 を用いて、 と表すことができる。また、被積分関数である、電場と電束密度の内積 E D、および磁場と磁束密度の内積 H B の和は、電磁場のエネルギー密度を与える。 文章: 電磁場 電磁場という用語を単なる概念として用いる場合と、物理量として用いる場合がある。 概念として用いる場合は、電場の強度と電束密度、あるいは磁場の強度と磁束密度を明確に区別せずに用いるが、物理量として用いる場合は電場の強度と磁束密度の組であることが多い。 また、これらの物理量は電磁ポテンシャルによっても記述され、ラグランジュ形式などで扱う場合は電磁ポテンシャルが基本的な物理量として扱われる。このような場合には電磁ポテンシャルを指して電磁場という事もある。CGS単位系では電場と磁場は同一の物理次元を持つが、MKSA単位系では [ E ] = c [ B ] {\displaystyle [E]=c[B]} となっている ( c {\displaystyle c} は光速)。 電磁場のふるまいは、マクスウェルの方程式、あるいは量子電磁力学 (QED) によって記述される。マクスウェルの方程式を解いて、電磁場のふるまいについて解析することを電磁場解析と言う。 文章: 静磁場 強制電流ifc (forced current)と磁化Mの両方が既知とし、これら以外に磁束密度の原因となるものがないとした場合、 全系の磁束密度Btot は、強制電流ifcに起因する磁束密度の成分(式(1-2)から求められる) Bfcと、磁化Mが作り出す磁束密度の成分(式(2-2-8)から求められる) BMによって、 と表される。 ここで、よく注意しておかないといけないことは、「強制電流ifcと磁化Mの両方が既知」という言葉の意味であるが、 仮に、強制電流ifc(や、他の磁化)がない状態での磁化Miniが既知したとして、 (磁化Miniが作り出す磁束密度BMini がどうなるかは(2-2-8)から計算できるが) 文章: MKS単位系 メートル法は当初、グラーヴを質量の基本単位として構想されていたが、施行時には、1/1000グラーヴがグラム、グラーヴがキログラムという名称になった。しかし、質量の原器は技術的な問題もありキログラムで作られた。この混乱が、のちに2つの単位系を生む一因となる。 CGS単位系は、1832年にカール・フリードリヒ・ガウスにより提唱された。公式の単位系としては、1874年英国科学振興協会 (BAAS)、1881年国際電気会議により電磁気に拡張されて採用された。MKS単位系はそれに遅れ、1889年国際度量衡局 (BIPM) により採用された。CGS単位系は、卓上の実験のスケールに合うため科学者に好まれ、一方、MKS単位系は技術者に好まれた。 そのころは電磁気学が誕生しつつあった時代で、CGS単位系はその初期に電磁気を扱えるよう拡張された。しかし、CGS単位系の電磁気の単位は量が非常に大きいか小さいかであまりに使いづらく、10の冪倍して大きさを調節した実用単位が現れた。MKSは当初は電磁気を扱わなかったが、電気工学の興盛と共にその必要性が生まれた。実用単位はCGSよりMKSと相性が良かったため、1901年、MKSと実用単位を組み合わせた単位系(のちのMKSA単位系)が提唱され広まった。 文章: ヴィルヘルム・ヴェーバー ヴィルヘルム・エドゥアルト・ヴェーバーは、ドイツの物理学者。電気や磁気の精密な測定器具を製作して電磁気学の形成に貢献したほか、ガウスとともに電磁気の単位系の統一に努力し磁束のSI単位「ウェーバ」に名を残している。また、電気が荷電粒子の流れであるということを最初に主張した人物でもある。 生理学者のエルンスト・ヴェーバーは兄、エドゥアルト・ヴェーバーは弟。 文章: 起磁力 起磁力は磁気回路に磁束を生じさせる力。動磁力または磁動力ともいう。物理量としては複数の基本量から誘導される組立量の一つである。電気回路の起電力に相当し、一つの磁束線上にある二点間の磁位の差といいかえることもできる。電磁石では鉄心に巻いてあるコイルの巻き回数と、そこに流れる電流(アンペア)の積によって決まり、かつてはMKSA単位系ではアンペア回数(AT)という単位が用いられたことがあるが、現在のSIではSI単位としてアンペア(A)を用いる。CGS電磁単位系ではギルバートという単位で表す。1ギルバートは10/4πアンペア回数に相当する。 文章: エルステッド エルステッドは、CGS電磁単位系およびガウス単位系において一貫性のある磁場の強さ(磁界強度)の単位である。この名称は1820年に電流の磁気作用を発見したハンス・クリスティアン・エルステッドに由来する。 文章: ガウス単位系 ガウス単位系とは、歴史的に用いられていた一貫性のある電磁気量の単位系の一つである。ガウス単位系は力学単位としてCGS単位系に基づいており、CGS-ガウス単位系とも呼ばれる。CGS単位系に基づく複数の電磁気量の単位系があるが、そのの中でもガウス単位系は主流の単位系であったため、単にCGS単位系という呼び方でガウス単位系を指すこともある。 現在ではほぼ完全に国際単位系(SI)へと置き換えられており、ガウス単位系が用いられることは殆どない。 文章: 磁化率 国際単位系を用いると、物質中における磁束密度 B {\displaystyle {\boldsymbol {B}}} 、磁界 H {\displaystyle {\boldsymbol {H}}} 、磁化 M {\displaystyle {\boldsymbol {M}}} の間にの関係がある。 ここで、 μ 0 {\displaystyle \mu _{0}} は磁気定数、 μ {\displaystyle \mu } は透磁率である。すなわち、磁化率は透磁率と磁気定数の間にの関係がある。物質の透磁率とは、換言すれば磁気定数を ( 1 + χ ) {\displaystyle (1+\chi )} 倍したものであることが分かる。 文章: スペクトル密度 ここで、エネルギーは信号の2乗を積分したものであり、その信号を電圧として 1Ω の負荷に加えたときの物理エネルギーに等しい。f(t) が伝送路を通って伝播する電気信号の電位を(ボルトで)表す場合、スペクトル密度 ESD(ω) の測定単位は volt×seconds として現れるが、物理学のスペクトルのエネルギー密度としてはまだ次元的に正確ではない。しかしながら、(オームで表される)伝送路の特性インピーダンス Z によって除算すると、ESD(ω) の次元は1オーム当たり volt×seconds になる。これは、1 ヘルツ当たりのジュール(物理学で定義されるスペクトルのエネルギー密度の国際単位)と等価となる。上述のエネルギースペクトル密度の定義は、信号のフーリエ変換が存在するパルスのような信号に最も適している。 文章: 電磁気量の単位系 であり、電流 I = 1 esu、離隔距離 a = 1 cm のとき、1 cm あたりに作用する力は 2.229×10 dyn である。 CGSガウス単位系 (ガウス単位系) は、3元の対称な非有理系である。ヘルムホルツとヘルツが提唱した。 ガウス単位系はEMUやESUと同じく非有理系であるため、λ = 4π であるが、EMUやESUと異なり対称系であるため γ = c である。光速度 c を用いて電気と磁気の対称化を行ったため、ε0 = 1 と μ0 = 1 を同時に満たすことができる。これは磁気に関する量には電磁単位系、電気に関する量には静電単位系を用いていることに相当する。 この単位系は、電場と磁場の方程式が対称になり、理論的な見通しが良いという特長があるため、現在でも理論物理学や天文学などで用いられることがある。 文章: 磁性 非磁性物質に対して、特別な装置など使わずとも容易に判るほど強い磁性を示す物質(強磁性物質)として、ある種の鋼のような人工的な鉄合金がよく知られている。また、磁鉄鉱(天然磁石)や磁硫鉄鉱などといった鉱物も強磁性物質であり、その名に「磁石」の「磁」が付いていることからも明らかなように、人間が手を加えるまでもなく、磁力を持っていることが見て取れる磁石が天然に生成される場合もあることが知られている。磁力は、電荷の運動によって引き起こされる基本的な力である。磁力を支配する場の起源と振る舞いはマクスウェル方程式で記述される(ビオ・サバールの法則も参照のこと)。そのため磁気は電荷を持つ粒子が運動をすればいつでも現れる。 文章: ポインティング・ベクトル ポインティング・ベクトルは電磁場の持つエネルギーの流れの密度を表す物理量である。その大きさは単位面積を単位時間あたりに通過するエネルギーとなる。考案者のジョン・ヘンリー・ポインティングからその名が取られている。 電磁波では、ポインティング・ベクトルはその進行方向を指す。そのため、名前の意味が、「指す(pointing)」であると誤解されることも多い。ただし異方性媒質では、ポインティングベクトルと電磁波の進行方向は異なる。 ポインティング・ベクトル S は で定義される。ここで、E は電場の強度、H は磁場の強度である。真空中では となる。ここで、B は磁束密度、 μ 0 は真空の透磁率である。媒質中であれば媒質の透磁率は μ = μ s μ 0 となり、比透磁率を掛け合わせる必要がある。 文章: 電気素量 電気素量の国際単位系(SI)による値は、正確に2019年5月20日に発効した現行のSIにおいて、電気素量はSIを定義する定義定数の一つである。 現行のSIでは、定義定数の値を不確かさなく固定することによってSIを定義しているため、電気素量のSIによる値には不確かさがない。SIとは異なる静電単位系、もしくはガウス単位系での値はである。 SIの場合と異なり、電気素量の静電単位系やガウス単位系による値は不確かさを伴う測定値である。これらの単位系は国際量体系とは異なる量体系に基づいており、電磁気量が力学量から組み立てられる組立量であるため、これらの単位系では電気素量を電磁気量に係る定義定数として位置付けることはできない。 すなわち、電気素量はこの量体系において、微細構造定数 α とで関係付けられるため、電気素量の値は α と測定値と関係付けられる。