磁界磁極磁場磁界の強さベクトル量磁気単極(モノポール)

無線工学 > １アマ > H20年04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。

(1)	磁界は、［ア］の働く空間をいい、［イ］とも呼ばれる。
(2)	磁界の中に+1 [Wb]の単位［ウ］を置いたとき、これに作用する力の大きさが1 [N]であるとすると、その点における磁界の大きさは、［エ］であり、その力の方向が磁界の方向である。
(3)	磁界の強さは、大きさと方向を持つ［オ］である。

１　電気力線	２　1 [T]	３　磁場	４　磁力	５　スカラ量
６　ベクトル量	７　1 [A/m]	８　電界	９　正磁極	10　正電荷

　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。
　ア…磁界は４磁力の働く空間のことをいいます
　イ…磁界は３磁場とも呼びます
　ウ…磁界の強さは、単位９正磁極で定義します
　エ…磁界の強さの単位は７ 1 [A/m]です
　オ…磁界の強さは大きさと向きを持つ６ベクトル量です
となります。