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動く磁石が発生する電場

導線が固定で磁石が動いている場合、 この導線を含み磁石の外側を周回する空間に固定された閉曲線を考え、 その閉曲線に対する電磁誘導で理解すれば、 その曲線を通過する磁束が変化するため、 確かに起電力が発生する。 しかし、導体付近の磁場は均一であり、直感的には理解しがたい。 これを理解するには、ベクトルポテンシャルを考えるのがよい。

ベクトルポテンシャルは磁石の縁付近で最大であり、その値は徐々に減少し、 やがては逆向きになって、反対側の縁付近で再び逆向きに最大となる。 導線はこのベクトルポテンシャルの変動を検知するので、 起電力が発生するのである。

もう一つの理解の方法は、 「ファインマンの物理」に書かれている電流の相対論的効果である。 磁石内には磁場を作っている (磁化) 電流があるはずであるが、 それが動くと、相対論にしたがって電荷が発生するのである。 発生する電荷は移動方向に流れる電流の場所に発生する。 磁石の磁化電流は、磁石の周辺電流で代表させることができる。 したがって、それが動くときに発生する電荷も磁石の縁に発生する。 それも移動方向に平行な縁に発生する。 これが電場を作るのである。


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Yoichi OKABE 2008-03-29