電気と磁気は同じなんだ。

 

用語と単位をよーく見てみて。

 

電場[N/C,V/m]

磁場[N/Wb,A/m]

 

電束、電荷量[C]

磁束、磁気量[Wb]

 

電束密度[C/m2]

磁束密度[Wb/m2,T]

 

誘電率[F/m]

透磁率[H/m]

 

電気容量[F]

インダクタンス[H]

 

(高校で使う値と単位のみに絞った)

 

ね、わかるかい?

 

電気と磁気で出てくる単位は、同じ形をしているんだ。

 

電場[N/C,V/m]と磁場[N/Wb,A/m]

電場と磁場は重力加速度(重力場)gと同じ。

 

重力場g[N/kg,m/s2]:1[kg]当たりにかかる力の大きさ

電場E[N/C,V/m]:1[C]当たりにかかる力の大きさ

磁場H[N/Wb,A/m]:1[Wb]当たりにかかる力の大きさ

 

ね?

 

ちゃんと揃えてあるでしょ?

 

だから、電束(電荷量)と磁束(磁荷量)は質量mと同じ。

 

質量 m[kg]

電束、電荷量 Q[C]

磁束、磁気量 Φ,m[Wb]

 

電束・磁束というのは、向きをもった線の束のこと。

 

電荷量Qをもつ=電束Qが出せる、つまり、電束()をQだけ出す能力がある物体という意味。

磁気量mをもつ=磁束mが出せる、つまり、磁束()をmだけ出す能力がある物体という意味。

 

これ、意外と大事。

 

重力は線で考えないけど、

電磁力では見えない力を線で考えるからね。

 

電荷量と電束は同じ。

磁気量と磁束は同じ。

 

質量と電荷量(電束)と磁荷量(磁束)は、扱いが同じ。

 

電束密度[C/m2]と磁束密度[Wb/m2,T]

これらは、その密度のこと。

単位面積あたりを通り抜ける電束、磁束のこと。

 

見えない力を「線の密度」で捉えるのが電磁力だね。

 

誘電率[F/m]と透磁率[H/m]

誘電率、透磁率は線が通る「場」の定数。(係数)

 

これらを場(電場E,磁場H)にかけてあげると、電束密度,磁束密度になる。

 

電束密度D = 誘電率ε × 電場E

磁束密度B = 透磁率μ × 磁場H

 

そういう定数だと覚えておけばOK。

(詳しい意味は、大学レベルだから聞かないで。線が通る「場」の定数なのだよ。)

 

電気容量[F]とインダクタンス[H]

じゃあ、これらは?

 

電気容量は、どれだけの電荷を溜められるかということですよね?

インダクタンスは、、、、

 

うーん。

 

インダクタンスが難しい。

 

でも、蓄えられるエネルギーの話なら同じなんだ。

 

コンデンサに蓄えられる静電エネルギー

1/2 CV2

コイルに蓄えられる磁気エネルギー

1/2 LI2

 

ね?

 

同じでしょう。

 

1/2 CV2と、1/2 LI2

 

エネルギーとして見れば、形が同じ。

 

電気容量 C[F]

インダクタンス L[H]

は、

コンデンサ・コイルにどれだけエネルギーを蓄えられるか?の指標なのです。

そんでね、電気力線の立ち位置は特殊。たぶん、ゴミ。

電気力線。

 

私はダイキライです。

 

あなたも、嫌いになってください。

 

だってね、

電気力線のせいで、体系的な電磁気学がゴチャゴチャになってるからです。

 

たぶんね、あなたが電磁気ができない1番の理由って「電気力線」じゃありません?

 

電気力線で、つまづいてる。

 

電気力線で、他の用語が意味わからんくなってる。

 

だってさ、

電気力線なんて、ここまでの説明を聞いてやっと理解できる高度な代物だからだわ

 

ここまでの説明が、大前提。

 

各物理用語のつながりと単位が頭に入っている人が、問題を簡単に解くために使うのが電気力線なのよ

 

ね?

 

知ってました?

 

電気力線は、高度な代物。

 

今までの単位とは、まったく別の考え方で生まれたオ・マ・ケが電気力線なんです。

 

オマケ。

 

知らなくても、問題は解けます。

 

電気力線そのものの使い方を問う問題以外なら、知らなくて大丈夫。

 

なのに、高校物理では真っ先に習うんです。

 

パッと見分かりやすいから。

 

説明しやすいから。

 

そんな理由で教えられたら、たまったもんじゃないんですけど。

電気力線は、目に見えない電気の力を「本数で数えたい!」という欲から生まれた

ああ、欲深い。

 

だから、電磁気学がこうも複雑になったのに。

 

ああ、電束と電気力線は違います。

(ここからフクザツ)

 

目に見えない電気の力は電束(電荷量)Qでも表したんですが、

 

電荷量Qをもつ=電束Qが出せる、つまり、電束()をQだけ出す能力がある物体という意味。

 

で、

電束は「量」なのです。

 

本数じゃない。

 

電束は矢印の本数ではなく「量」で、空間中の電気的な力を測っている。

 

そこでね、どっかの誰かが

電気の力を矢印の本数で表したい!

と言い出したんですよ。

 

もうね

 

善意だったとは思うんですが。

 

これで、フクザツになったのさ。

 

その人は、

電束(電荷量)Qを「その空間の誘電率ε」で割った値を

電気力線の本数[本]

としたのです。

 

電気力線の本数[本] = 電束(電荷量)Q[C] / その空間の誘電率ε[F/m]

 

ですね。

 

こう定義した。

こう定義したことで、空間中の電気的な力を矢印の本数で表せるようになったんですが、、

じゃあ、電気力線って結局なんなの!?

って話ですよね。

 

電束と同じようで、少し違う。

 

わけわからん用語(定義)が、生まれてしまったわけです。

 

じゃあ、電気力線とは?

 

説明しよう!

元から電荷量=電束(電荷を持った物体からは、目に見えない線が出ているという考え方)という考え方はあったが、本数ではなく数値の大小でしか見れなかったのだ!

だから、本数で数えたい!という声が多数に!電気力線が生まれたのだ

 

もう少し詳しくいうと、

 

電気力線とは

 

「電荷量Q=電束()をQだけ出す能力がある」って説明がわかりづらいから、Qεで割って「電気力線がQ/ε本出ている」と説明したもの。

ですね。

 

電荷量Qをもつ=電束()をQだけ出す能力がある

電荷量Qをもつ=電気力線がQ/ε本出ている

 

うーん。

 

わかりやすくなってしまった。

 

この説明のしやすさだけのための定義。

 

それが、

 

電気力線の本数[本] = 電束(電荷量)Q[C] / その空間の誘電率ε[F/m]

 

なんですわ。

磁気力線は存在しないぜ!

そんでね、わかりづらいことに「磁気力線」はありません。

 

磁気は磁束の「量」で測ってください。

 

本数で測るシステムはありません。

 

ははっ

 

紛らわしいなあ。

 

おまけ。

磁束と磁気量に使う記号なんですが、(単位は同じ)

 

磁束にΦ[Wb]を使い、磁気量にm[Wb]と記号を使い分けている。

空間中の磁束を表す時はΦを使い、物体がもつ磁束を出す能力(磁気量)を表す時にはmを使う。

 

みたいです。

 

お役に立てば。

 

それでは!