磁場の強さ H の定義にはいくつかの流儀がある。
最も簡単な定義は無限に長い棒磁石に作用する力によって定義される。
強さqmの磁気量をもつ棒磁石のN極が電磁気力 F を受けるとき、磁場の強さ H は次式で表される。
棒磁石はS極の影響を無視できるほど長く、さらに周辺の磁性体を押しのけるような巨視的な太さを持つとする。
この定義は具体的な測定法に基づいているため分かりやすいが、S極を無視できる条件が自明でないため理論的には扱いにくい。
現在の最も広く用いられている定義は、アンペールの法則或いはビオ・サバールの法則による定義である。
空間中に電流 I が存在している場合その周囲に磁場が生じる。このとき、
という関係を満たす量として磁場の強さ H を定義するのである。
磁場の強さ H はマクスウェルの方程式中では、
として現れる。ここで D は電束密度、j は電流密度である。
左辺第二項の D の時間微分の項は変位電流あるいは電束電流と呼ばれ、マクスウェルによって電荷の保存則(連続の方程式)を満たすように付け加えられた。この項から電磁波の放射などが導かれる。
この項の表す意味は D の時間変動は電流と同様な働きをするということである。この意味でこの項を右辺に書く場合もある。前述の式は、左辺が電磁場、右辺が物質場(荷電粒子の分布の様子)となるように書いた。
電磁場の時間変動が激しくない場合はこの項を無視できるので、
の形となる。積分形で書くと、
これはアンペールの法則と呼ばれるものであり、前述の通り磁場の強さ H はこの方程式を満たす量として定義される。
磁束密度 B は磁場の強さ H よりもより基本的な量である(と一般に考えられている)ので 真空中における B = μ0H の関係式により、 (μ0は真空における透磁率)
と書き換えられることが多い。 但し、近似的に B = μH の関係が成り立つときを除きこの書き換えはできない。
磁場の強さ H は物質中での磁場の様子を記す際に重要となる。 磁束密度 B との関係は次のようになる。
である。
詳細は磁化を参照
関連項目
アンペールの法則
ビオ・サバールの法則
クーロンの法則
電場の強さ(E)、磁束密度(B)、電束密度(D)
E-B対応とE-H対応
地磁気
ホール素子
SQUID
ファラデー効果
磁気光学カー効果
マクスウェルの方程式
ローレンツ力
フレミングの法則
カテゴリ: 正確性 | 電磁気学 | 物理量 | 磁気
更新日時:2008年8月4日(月)19:59
取得日時:2008/08/13 22:26