概念と仕組み
電流によって生成される磁場は、コイルの各ターンで加算されます。長いソレノイドの内部では、磁場は比較的均一と近似されます。
チョイの自己肖像画は、コイルの強さを高めます。しかし、磁界の領域がどれだけ揃うかには限界があります。電流が飽和に近づくにつれて、さらに電流を増やすと、効果の増加は小さくなります。
関係式と成立条件
長軸のコアコイルの場合、B ≒ μ₀NI/ℓ です。この近似式は、巻数 N と電流 I に比例し、長さ ℓ に反比例します。鉄芯の場合は、別の磁化の関係式が必要です。
実際のコアは、ヒストリオン的および残留磁化を持ち、コイルの端は不均一な隙を表示します。隙のサイズのみに基づいて、どの程度の物体を取り付けることができるかを正確に予測することはできません。
仮想実験で読み取る変化
空心の磁場はNIに比例し、鉄心では飽和により増加が鈍くなります。
長いソレノイドの近似です。鉄心のヒステリシスやクリップを持ち上げる実際の力学は省略します。 実際の電源・コンセント・高電圧では再現せず、画面上で実験しましょう。
重要な関係式と記号
B空心 = μ₀NI/ℓ · B鉄心 = Bsat tanh(100B空心/Bsat)
| 記号 | 意味 | 単位 |
|---|---|---|
| B | 磁場の大きさ | T |
| N/ℓ | 単位長さあたりの巻数 | m⁻¹ |
| I | コイル電流 | A |
例で確かめる
同じ大きさの電流の向きだけを逆にすると両極はどうなる？
N ↔ S
よくある誤解
- 鉄芯を持つ電磁石の磁場は、電流の増大とともに無限に比例して増加するわけではない。