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: ガウス (単位) 当初「ガウス」という言葉は磁場の強さの単位として用いられていた。1932年に、ガウスは現在の定義とされ、それまでのガウスはエルステッドに変更された。この変更は、磁気誘導と磁場の強さとを区別するために導入されたものである。なお、電磁単位系とガウス単位系では透磁率が無次元量なので、磁場と磁束密度は次元が同じであり、単位の区別は約束事にすぎない。一般にはガウスは「磁石の強さ」を表す単位として広く知られていた。SIにおいてはガウスは非推奨の単位となっており、SI組立単位であるテスラの使用が推奨されている。日本においては、SIへの移行を目的として1993年に施行された新計量法において、磁束密度の単位にはテスラを使用することが定められた。それまで使われていたガウスは、約4年の移行期間を経て1997年10月1日以降、商取引等での使用が禁止されている。
文章: 逆2乗の法則 磁場に関するクーロンの法則は、磁場に関するガウスの法則により磁場の湧出がゼロでない発生源が存在しないため、直接的には成り立たない。磁場についてクーロンの法則が成り立つためには、磁気単極子(モノポール)という概念が必要となる。前述の通り、ガウスの法則から磁場の湧出はゼロとなるため、磁気単極子は単体では存在し得ないが、微小な円電流のなす磁場を磁気双極子(ダイポール)のなす磁場と見なすことができ、磁気双極子を構成する粒子として磁気単極子を扱うことができる。 文章: ホプキンソンの法則 ホプキンソンの法則(英 Hopkinson's law)は、磁気回路における起磁力の大きさは磁束の大きさに比例するという法則。電気回路のオームの法則に対応する。イギリスの電気工学者であるジョン・ホプキンソン(John Hopkinson; 1849-1898)にちなんでこう呼ばれている。 電気回路においては、オームの法則が成り立つため、起電力(電位差) E {\displaystyle {\mathcal {E}}} と電流 I {\displaystyle I} は比例する。比例係数である電気抵抗 R {\displaystyle R} との間には次の関係が成り立つ。 これと同じように、磁気回路においても、起磁力(磁位差) F m {\displaystyle {\mathcal {F}}_{m}} と磁束 Φ {\displaystyle \Phi } は比例すると類推することができ、比例係数を R m {\displaystyle {\mathcal {R}}_{m}} とすると、次の関係が成り立つ。 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: 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: 磁場 磁場は、電気的現象・磁気的現象を記述するための物理的概念であり、電流が作り出す場として定義される。工学分野では、磁界(じかい)ということもある。 単に磁場と言った場合は磁束密度Bもしくは、「磁場」Hのどちらかを指すものとして用いられるが、どちらを指しているのかは文脈により、また、どちらの解釈としても問題ない場合も多い。後述のとおりBとHは一定の関係にあるが、BとHの単位は国際単位系(SI)でそれぞれWb/m2, A/m であり、次元も異なる独立した二つの物理量である。Hの単位はN/Wbで表すこともある。なお、CGS単位系における、磁場 Hの単位は、Oeである。 この項では一般的な磁場の性質を扱うこととする。 磁場は、空間の各点で向きと大きさを持つ物理量(ベクトル場)であり、電流によって形成される。磁場の大きさは、+1のN極が受ける力の大きさで表される。磁場を図示する場合、N極からS極向きに磁力線の矢印を描く。 小学校などの理科の授業では、砂鉄が磁石の周りを囲むように引きつけられる現象をもって、磁場の存在を教える。このことから、磁場の影響を受けるのは鉄だけであると思われがちだが、強力な磁場の中では、様々な物質が影響を受けることが分かっている。最近では、磁場や電場(電磁場、電磁波)が生物に与える影響について関心が寄せられている。 文章: 電磁場テンソル ∂ μ G μ ν = - 1 c j ν {\displaystyle \partial _{\mu }G^{\mu \nu }=-{\frac {1}{c}}\,j^{\nu }}と表される。 成分ごとにそれぞれ∇ D = ρ {\displaystyle \nabla \cdot {\boldsymbol {D}}=\rho }∇ × H - ∂ D ∂ t = j {\displaystyle \nabla \times {\boldsymbol {H}}-{\frac {\partial {\boldsymbol {D}}}{\partial t}}={\boldsymbol {j}}} 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: ファラド ファラド(英: farad、記号:F)は、コンデンサ(キャパシタ、キャパシタンス、蓄電器)などの静電容量の単位(SI組立単位)である。名称はマイケル・ファラデーに由来するものである。(なお、同じくマイケル・ファラデーに由来するファラデーという単位があるが、これは電荷の単位である。) 文章: 電磁気量の単位系 である。従って、電荷の換算係数が と求められる。 ガウス単位系における電荷の換算式は となる。 また、磁束の換算係数は 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: 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: 電束密度 電束密度(でんそくみつど、英語: electric flux density)は、電荷の存在によって生じるベクトル場である。 電気変位(electric displacement)とも呼ばれる。国際単位系(SI)における単位はクーロン毎平方メートル(記号: C m)が用いられる。電場の強度は電荷に力を及ぼす場であり、電束密度とは由来が全く異なる場であるが、両者は構成方程式によって結び付けられる。誘電分極を生じない真空(自由空間)においては電束密度と電場強度とが普遍定数により結び付けられて両者の違いが現れない。分極を生じる誘電体を考える場合には両者の違いが現れるが、誘電体を自由空間に分布する電荷の集まりであると考えることで、電束密度をあらわに用いる必要はなくなる。 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: 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: 電流密度 電流密度(でんりゅうみつど)は、単位面積に垂直な方向に単位時間に流れる電気量(電荷)のことであり、電気量についての流束である。 単位としては A/m2 が用いられる。電気導体に電界 E が与えられたときの電流密度 J は、 である。ここに比例定数 σ は電気伝導率 あるいは導電率(conductivity)といい、単位は S/m である。電気伝導率の逆数 ρ=1/σ (Ω・m) を抵抗率(resistivity)あるいは固有抵抗という。 電気化学では、電極の単位面積あたりの電流の大きさを表すのに用いられる。電束電流の密度は電束密度の時間的変化である。