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磁気力 (magnetic force)

磁石が互いに引き合ったり，反発したりするときに， 磁極と磁極との間ににはたらく力を磁気力 (magnetic force) という．この磁気力の大きさは2つの磁極の強さ(磁気量) (magnetic charge) に依存し，磁気量の単位にはウェーバ ${\displaystyle \left(\text{Wb}\right)}$ を用いる．

磁気量の等しい２つの磁極を真空中で ${\displaystyle 1\text{m}}$ 離して置いたときに，これらの磁極間にはたらく磁気力の大きさが ${\displaystyle \frac{{10}^7}{{\left(4\pi \right)}^2}\text{N}}$ であるような磁気量を ${\displaystyle 1\text{Wb}}$ と定める．また， ${\displaystyle \text{N}}$ 極の磁気量の符号を正， ${\displaystyle \text{S}}$ 極の磁気量の符号を負にとるため， ${\displaystyle \text{N}}$ 極のことを正極， ${\displaystyle \text{S}}$ 極のことを負極ということもある．

磁気量がそれぞれ ${\displaystyle m_1〔\text{Wb}〕}$ ， ${\displaystyle m_2〔\text{Wb}〕}$ の磁極間にはたらく磁気力 ${\displaystyle F\text{〔N〕}}$ は次式で表され，磁気量の積 ${\displaystyle m_1{m}_2}$ に比例し，磁極間の距離 ${\displaystyle r\text{〔m〕}}$ の ${\displaystyle 2}$ 乗に反比例する．

${\displaystyle F=k_m\frac{m_1{m}_2}{r^2}}$    （ ${\displaystyle k_m}$ ：比例定数）

これを磁気力に関するクーロンの法則といい，静電気に関するクーロンの法則の式と同様の形をしている．磁気力は2つの磁極を結ぶ直線方向にはたらき，上式の符号が正のときには斥力，負のときには引力となる．上述の磁気量の定義から比例定数 ${\displaystyle {\displaystyle k_m}}$ の値は，真空中で ${\displaystyle k_m=\frac{{10}^7}{{\left(4\pi \right)}^2}}$ ${\displaystyle \approx 6.33\times {10}^4}$ ${\displaystyle \text{N}\cdot {\text{m}}^{\text{2}}{\text{/Wb}}^{\text{2}}}$ となる．

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学生スタッフ作成

2023年10月27日

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