□ H15年08月期 B-01  Code:[HA0401] : 磁界と磁極に働く力についての説明
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2022年
12/31 12月期問題頁掲載
09/01 08月期問題頁掲載
05/14 04月期問題頁掲載
H1508B01 Counter
無線工学 > 1アマ > H15年08月期 > B-01
B-01 次の記述は、磁界について述べたものである。[ ]内に入れるべき字句を下の番号から選べ。ただし、[ ]内の同じ記号は、同じ字句を示す。
(1) 磁針を磁石に近づけると磁針が動く。このような磁力の働く[ア]を磁界又は[イ]という。
(2) 磁界の中に+1 [Wb]の単位[ウ]を置いたとき、これに作用する[エ]の大きさが1 [N]であるとすると、その点における磁界の大きさは1 [オ]であり、その[エ]の方向が磁界の方向である。
磁力線 [T] 磁場 空間
電流 [A/m] 電界 正磁極 10 電子

 この問題で問われているのは用語の定義ですから、基礎として覚えていなければなりません。そうは言っても、ただ暗記するのはつまらないですし、覚えづらいので、いろいろと理屈をつけてみましょう。

[1]磁場とは何か

 帯電した物体(電荷、でも良い)が「電界」という目には見えないが空間に「場」を作るように、磁石もそれが置かれた空間に「磁界」という「場」を作る何かを持っている、と考えます。人間にも「あの人にはオーラがある」なんて言い方をしますが、電界・磁界は科学の用語ですから、「正」「負」が決まっていますし、「測定器で測れるもの」なので、人によって感じ方が違ったりはしません。
 物理で「場」という概念は抽象的で、手触り感がなかなか得られないものですが、離れていても(静電気を帯びた)下敷きに消しゴムのカスが吸い付いてくる感じや、磁石のN極同士を近づけたときの何とも言えない反発力の手ごたえ、といった、直感でいいと思います。あの「離れていても力が働く」空間こそが、「(電磁)界」や「(電磁)場」というものだ、ということなのです。

[2]磁場の強さの定義

 上に書いたような「感覚」的な理解だけではなく、もっと定量的に「場」を表すことはできないか、ということで、電場や磁場にある「強さ」を定義しよう、と試みます。
 電荷が電場を作り、その中に別の電荷を置くと力を作用しあいますが、磁界についても同じようなことがいえます。電界と同様、磁極が作る磁場の強さを、
磁界の中に+1 [Wb]の単位正磁極を置いたとき、これに作用する力の大きさが1 [N]であるとき、その点における磁界の強さを1 [A/m]という
と定義します。また、磁界には向きがありますから、その向きも
磁界中に置いた単位正磁極が受ける力の向きを磁界の向き
と定義します。

 ここまでお読みになってきて、「単位正磁極って単磁極(モノポール)のことだろ。モノポールなんてあるのか?」と思われた方、鋭いです。今のところ、モノポールは正式には見つかっていません。小学校の時に習ったように、棒磁石を半分に切っても、またN極とS極ができ、いくら磁石を切り刻んでもN極だけ、S極だけを取り出すことはできません。
 このあたりが、(私の場合)電界と違って、同じように定義されていても磁界に関する法則、原理がしっくり理解できない理由です。ただ、本当に磁気単極がない、という証明もできない(上のように定義しても自然法則に矛盾がなく説明できるため)そうで、磁気単極(モノポール)を探し求めている研究者もいるようです。
 ですが、「見つかっていないものを前提に、単位を定義していいのか?」という疑問も湧きます。ただ、ここまでくると、物理学の最先端になってしまいますので、無線技術の習得とはちょっと離れてしまいますので、ここではこれ以上突っ込みません(解説もできないし…)。

それでは解答に移ります。
 …磁界は磁力の働く4空間のことをいいます
 …磁界は3磁場とも呼びます
 …磁界の強さは、単位9正磁極で定義します
 …磁界は磁極に作用する5力でその強さを表します
 …磁界の強さの単位は、7[A/m](アンペア毎メートル)です
となります。