ベクトルポテンシャル(Vector potential)
定常電流による磁場は,ビオ・サバールの法則で与えられる.この磁場ベクトルを
とすると,
・・・・・・(1)
の形に書くことができ,(1)式の
をベクトルポテンシャルと呼ぶ.ここで,
,
であり,
の添え字はこの微分演算子がベクトル
にのみ作用することを明示している.(1)式を示すために,まず,
・・・・・・(2)
を示す.ここで,
とする.
(2)式の
成分を計算すると,
・・・・・・(3)
,
成分も同様にすれば,
,
,
を各方向の単位ベクトルとして,
・・・・・・(4)
となり,(2)式が成り立つことが分かる.この関係をビオ・サバールの法則の(4)式に用いると,
・・・・・・(5)
ここで,
は電流密度であり,は
に関する微小体積要素である.(5)式において積分と
の順序を入れ替えて,外積の性質
に注意すれば,
・・・・・・(6)
が得られる.したがって,
・・・・・・(7)
とすることで,(1)式の形に書けることが分かる.線状の電流を考える場合は,ビオ・サバールの法則の(3)式に対して同様にすれば,
・・・・・・(8)
が得られる.
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学生スタッフ作成
2026年1月14日