電界 / 磁界 / 電磁力 / ローレンツ力

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電荷・電界・電位差(電圧)

電荷(量)Q

 単位:C(クーロン)
 電荷素量e
 e = 1.602×10-19[C]
 

2個の静電荷に働くクーロン力

 (63.51)
 クーロン力F  
 $$F=\frac { 1 }{ 4πε_{ 0 } } ×\frac { g_{ 1 }×g_{ 2 } }{ r^{ 2 } } =9×{ 10 }^{ 9 }×\frac { g_{ 1 }×g_{ 2 } }{ r^{ 2 } }$$ 
 r:距離 g:電荷 ε0:真空の誘電率

電界(1つの電荷が力を及ぼす空間)

 電界の強さE 
  E = 「電気力線の数」÷「表面線[m2]」

・点電荷から距離r[m]での電界の強さE  
(70pm75、67am74、61.51)
$$E=\frac { g }{ 4π・r^{ 2 }・ε }  [N/C=V/m]$$

・電気力線 (70am75.pm75、67am74)
 電荷から放射性に発生し、電界を形成する仮想的な線
 数はQ[C] /ε本出る
 正電荷から垂直に出て負電荷で終わる(単独の場合は無限点
 電界の方向を示す(接線方向)
 電気力線の密度は電界の強さを示す
 交わったり、枝分かれせず、滑らかな線である

・等電位面(線)
 電気力線と直交する

電位

 (70pm75、67am74、61.51)
 単位:V(ボルト)[ J/C=(N・m)/C
 均一な電界Eの中で、電界の方向に距離d離れた位置の電位差V
 V=E×d[V]

磁界・磁気力・磁気モーメント

磁極間に働く力(磁気力)F

 (70am76)
$$F=比例定数k×\frac { m_{ 1 }×m_{ 2 } }{ r^{ 2 } } $$
 r:距離  
 m:磁極の強さ[Wb=V・s](ウェーバ)

磁界(磁極が磁気力を及ぼす空間)

・磁界の強さH
 単位:[ J/C=(N・m)/C=A/m] (61.51)

・距離rでの磁気力F[N]  
 $$F=\frac { m }{ 4π・{ r }^{ 2 }・μ }  $$
 μ:透磁率

・磁力線
 基本的に電気力線と同じ
 数はm[Wb] /μ本出る

・磁束密度B = 磁場 (69am75、68pm75、66.51、63.52、60.54)
 単位[T(テスラ)=Wb/m2 =μ×H

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磁気モーメント

 (66.51、62.52)
 磁界Hに磁極mを置いたときに受ける回転力T
 T = l×m×H×sinθN・m
 l:磁石の長さ[m] 
 m:磁極の強さ[Wb] 
 l×m:磁気モーメント

電流I

(65.51、61.52)
・単位:A(アンペア)=C/s
 直流電流に垂直な半径r[m]上には磁界Hが発生する
 磁界の方向は右ねじを回す方向(右ねじの法則)

・アンペールの法則 (66.51)
 磁界H[A/m]=「電流I」÷「磁界の長さm」
        =I÷2πr

・ビオ・サバールの法則 (67pm76)
 位置rにおける、電流による磁束密度Bを表す式
 電流に対して直角方向の磁界の強さが最大となる

電磁力・電流力・ローレンツ力

電磁力

 (67pm76)
 方向:フレミングの左手則
 大きさF = μ×H×l×I×sinθ
      = B×l×I×sinθ
 μ:透磁率 
 H:磁界[A/m]
 I:電流[A]
 l:長さ[m]
 B:磁束密度

電流力

 (67pm76)

ローレンツ力F

 F = μ×H×e×v 
   = B×e×v
 v:電荷の速度[m/s]

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