電流が一様な磁場から受ける力

一様な磁場H [___A/m__]に対して、垂直に通る導線に電流I [___A__]を流した場合、l [___m__]の長さの導線の部分が一様な磁場から受ける.力.F [___N__]は、以下のように表せます。

F=μIHl

(電流を貫かない一様な磁場は省略)

μは、空間の物質(例えば、空気)によって決まる定数で、透磁率と呼ばれます。透磁率の単位は、___N/A^[2]]___(ニュートン/アンペア^[2]])です。

フレミングの左手の法則

左手の中指、人差し指、親指をそれぞれ垂直関係になるように開いて、中指を電流の向き、人差し指を一様な磁場の向きに合わせた際の親指の向きが導線に加わる.力.Fの向きになります。これをフレミングの左手の法則と呼びます。

一様な磁場から導線が力を受ける理由

以下の赤色の丸は、画面の向こう側に向かって直線に流れる電流の断面図です。青色の線は、直線に流れる電流が作る磁場と、画面と平行な一様な磁場を合成した磁力線です。

磁力線は、その向きに縮まろうとする性質を持つため、電流は右方向に.力.を受けます。

一様な磁場に対して導線が平行な場合

一様な磁場に対して導線が平行な場合は、l [___m__]の長さの導線の部分が一様な磁場から受ける.力.は0です。

理由

以下は、導線に流れる電流Iが作る磁場と、電流と平行な一様な磁場を合成した磁力線です。

磁力線は、その向きに縮まろうとする性質を持ちますが、導線を中心に綺麗な螺旋を描くため、どの方向にも縮まれず、導線は.力.を受けません。

一様な磁場に対して導線がθ傾いている場合

一様な磁場に対して導線がθ傾いている場合は、l [___m__]の長さの導線の部分が一様な磁場から受ける.力.F [___N__]は、以下のように表せます。

F=μIHl fsinθ

導出方法

一様な磁場と平行な電流成分は.力.を受けません。よって、一様な磁場と垂直な距離l fsinθの電流成分のみ考えれば良いことになります。

よって、F=μIH(l fsinθ)となります。