磁束と磁束密度

磁束と磁束密度は、電磁界理論で遭遇する2つの現象である。これらの現象は、物理学、電気工学、通信工学、電子工学、素粒子物理学の分野において極めて重要である。前述したフィールドを操作するためには、磁場をよく理解することが必要である。今回は、磁場とは何か、磁束と磁束密度とは何か、その意味、磁束と磁束密度の計算と重要性、それらの類似性、最後にそれらの相違点について説明します。

磁束

磁石は、紀元前800年から600年にかけて中国やギリシャで発見された。1820年、デンマークの物理学者ハンド・クリスチャン・オーステッドが、通電した電線がコンパスの針を電線に垂直にすることを発見したのだ。これを誘導磁界という。磁場は常に電荷が移動することで発生する（瞬間的な変動電場）。永久磁石は、原子の電子スピンが結合して正味の磁場を形成したものである。磁束の概念を理解するためには、まず磁力線の概念を理解する必要がある。磁力線とは、磁石のN（北）極からS（南）極に向かう一連の仮想線のことである。定義上、磁場の強さがゼロでない限り、これらの線が交わることはない。ここで重要なのは、磁力線は概念であるということです。現実には存在しないのです。磁界の定性的な比較を容易にするモデルです。表面上の磁力線の数は、表面に垂直な方向にある。ガウスの法則、アンペールの法則、ビオ・サバードの法則は、表面上の磁束を計算する上で最も重要な3つの法則である。ガウスの法則を用いると、閉じた面上の正味の磁束は常にゼロであることが示される。これは、磁極が常に対で発生することを示すもので、非常に重要なことです。磁気単極子を見つけることができない。

磁束密度

磁束密度とは、その名の通り、ある面における磁束の密度である。これは、ある表面の単位面積を通過する、その表面に垂直な磁力線の数に比例する。ある表面上の磁束は磁界強度の表面積分に等しいので、磁界強度と磁束密度は異なる形で表現された同じパラメータであることがわかる。