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: テスラ (単位) CGS単位系のガウス(G)はマクスウェル毎平方センチメートル(Mx/cm)と定義され、1 m = 10 cm、1 Wb ≒ 10 Mxであるので、1 T の磁束密度はガウス単位系では約 10 G に相当する。厳密には、B = 1 T である磁束密度があるとき、ガウス単位系におけるこの磁束密度をBemuとすると、B e m u B = 4 π × 10 - 7 { μ 0 } × 10 4 G T {\displaystyle {\frac {B_{\mathrm {emu} }}{B}}={\sqrt {\frac {4\pi \times 10^{-7}}{\{\mu _{0}\}}}}\times 10^{4}\ {\frac {\text{G}}{\text{T}}}}で換算される。 ルートの部分はほぼ1であるが10程小さい。
文章: 磁束密度 B(x) が位置 x に於ける磁束密度である。但し×は外積である。また、この時の F は電磁力と呼ばれ、ローレンツ力の和である。 文章: メガメートル 10を表すSI接頭語であるM(mega、読みはメガ)と基本単位のメートルとを組み合わせた単位である。したがって、メガを表す1文字目の“M”は必ず大文字、メートルを表す2文字目の"m"は小文字で表記しなければならない。 1メガメートル(1 Mm)は、東京都庁と鹿児島県庁の間の直線距離(962.7 km = 0.9627 Mm)に近い。メガメートルはあまり使われておらず、通常キロメートル (km)で表すことが多い。キロメートル ≪ メガメートル ≪ ギガメートル 文章: エネルギーの単位 特定の質量の燃料を燃焼させた時に得られるエネルギーを単位とする。以下のような単位がある。100,000英熱量に等しいサーム(約 105.5 MJ)は、100立方フィートの天然ガスを燃焼させたときに得られるエネルギーにほぼ等しい。 文章: ヘルムホルツコイル 地磁気は殆どの場合において局所的には単一方向を向いていると見なせるため、同じく単一方向に向いた磁場を作ることの出来るヘルムホルツを用いることは理にかなっている。また高磁場中での物性測定において用いられる超伝導電磁石もこの配置である。 文章: 磁化 となり、磁場の強度 H がそれほど強くない範囲で磁束密度 B も磁場の強度 H と比例する。 この比例定数 μ は透磁率という。 また透磁率 μ と真空の透磁率 μ0 の比 (1+χ) は比透磁率という。 固体は原子や結晶格子などの単位が集まって構成されている。一つ一つの単位が持つ磁気モーメントを μ とし、その全体的な平均値を 〈μ〉 と書くことにする。磁化は次のように定義される。 M = N V μ {\displaystyle {\boldsymbol {M}}={\frac {N}{V}}\langle {\boldsymbol {\mu }}\rangle } 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: エルステッド 電磁単位系とガウス単位系はともに3元系の量体系に基づいており、電磁気量の次元は力学量から組み立てられる。磁場の強度の次元は [力]/[長さ]であり、力のCGS単位ダイン(dyn)と長さのCGS単位センチメートル(cm)から、エルステッドは一貫性のある単位として で定義される。この定義の妥当性は、磁場の強さと直線電流とを関係付けるアンペールの法則により具体的に確認できる。 電磁単位系(EMU)が基づく量体系において、直線電流 I の周囲で半径 a の位置に生じる磁場の強さは 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: ガウス単位系 ガウス単位系は、静電気量の単位に静電単位系と同じ単位を用いている。ガウス単位系(および静電単位系)が基づく量体系では、クーロンの法則が係数を含まないように、電気定数が ε0 = 1 に選ばれている。すなわち、ガウス系(および静電系)において、クーロンの法則が となる。これは電荷の次元が [力] [長さ] であり、力学量の次元と独立ではないことを意味している。ガウス単位系が力学単位としてCGS単位系に基づくことから、単位の一貫性により直ちに電荷の単位フランクリン(Fr)が、CGSにおける力の単位ダイン(dyn)と長さの単位センチメートル(cm)により と表される。 文章: 電気定数 電気的な場としては電荷に力を及ぼす場である電場の強度 E と、電荷の存在によって生じる場である電束密度 D がある。これら二つの場は由来は異なるが分極 P を介して構成方程式で関係付けられる。構成方程式は用いる電磁気量の体系によって形が異なる。国際量体系(ISQ)においては D = ε 0 E + P {\displaystyle {\boldsymbol {D}}=\epsilon _{0}{\boldsymbol {E}}+{\boldsymbol {P}}} であり、この係数が電気定数である。 これに対して静電単位系やガウス単位系はISQとは異なる量体系に基づいており、構成方程式は 文章: 起磁力 起磁力(きじりょく,magnetomotive force)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 ガウス単位系が基づく量体系においては、直線電流の周囲に生じる磁場の強さはで与えられる。ここで c は光速度である。ガウス単位系における電流の単位フランクリン毎秒(Fr/s)と、長さのCGS単位センチメートル(cm)、及び速度のCGS単位センチメートル毎秒(cm/s)から、エルステッドはで表される。力のCGS単位ダイン(dyn)により、フランクリンが Fr = dyn cm で表されるので、エルステッドは Oe = dyn/cm となる。 これらの関係式から 文章: 磁気回路 起電力(EMF)が電気回路内の電荷の電流を駆動する方法と同じ方法で、起磁力(MMF)が磁気回路を通る磁束を「駆動」する。起電力の定義同様、閉ループ周りの起磁力 F {\displaystyle \scriptstyle {\mathcal {F}}} は次のように定義される。 起磁力はループを完成させることにより仮想の磁荷を獲得するという可能性を表している。駆動される磁束は磁荷の流れではない。これは単に電流が起電力に持っているのと同じ関係を起磁力に対して持っているだけである(詳しい説明は下記の微視的な磁気抵抗の起源を参照)。 起磁力の単位はアンペア回数(At)であり、真空中で導電性材料の単一ターンループを流れる1アンペアの定常直流電流により表される。1930年にIECにより制定されたギルバート(Gb)は起磁力のCGS単位で、アンペアターンよりわずかに小さい単位である。この単位はイギリスの医師、自然哲学者のウィリアム・ギルバート(15441603)にちなむ。 文章: スタットクーロン スタットクーロンは、CGS静電単位系 (esu)・ガウス単位系における電荷(電気量)の単位である。静電単位ともいう。 1941年、ベンジャミン・フランクリンにちなんだフランクリンという名称が提唱され、CGS静電単位系を4元化した一般化CGS静電単位系では基本単位としてこの名称を使う。 1スタットクーロンは、真空中に1センチメートルの間隔で置かれた互いに等しい電気量の間に働く力が1ダインであるときの各電気量と定義される。 スタットクーロンの値をセンチメートル単位の光速度の値c(センチメートル毎秒ではなく無次元の値)で除するとCGS電磁単位系の電荷の単位であるアブクーロン(abC)になる。アブクーロンは国際単位系(SI)の電荷の単位であるクーロン(C)の10倍に相当するので、スタットクーロンとクーロンの換算は以下のようになる。 CGS静電単位系は、クーロンの法則を元にして、クーロンの法則が係数を含まなくなるように電荷の単位を決定し、電荷の単位を元に電流などの他の電磁気の単位を構築したものである。CGS静電単位系では、クーロンの法則は次のように書き表される。 ここで、q1, q2は2つの物体が持つ電荷、rは物体間の距離、Fは2つの物体の間に働く静電気力である。CGS静電単位系における電荷の次元は M 1/2 L 3/2 T -1で、SIにおける電荷の次元とは異なっている。 文章: 磁気抵抗 起磁力 F m {\displaystyle {\mathcal {F}}_{m}} は、例えば電磁石では鉄心に巻いてあるコイルの巻き回数(winding number) N {\displaystyle N} と、そこに流れる電流 I {\displaystyle I} の積 N I {\displaystyle NI} で示される。これより、次の式が成り立つ。電磁気学によれば、マクスウェルの方程式における「磁束保存の式」が記述するところに従って、磁束は常に閉曲線を描く。しかしながら、その閉曲線の経路は周囲の物質の磁気抵抗に依存することになり、経路の周囲では磁気抵抗は最低となる。空気中や真空中における磁気抵抗は高く、軟鉄のように容易に磁化される物質の磁気抵抗は低い。