磁荷に関するクーロンの法則
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/06/26 02:22 UTC 版)
「クーロンの法則」の記事における「磁荷に関するクーロンの法則」の解説
E-H対応では、磁気に関しても電気と対称的に、磁荷を帯びた粒子間に働く力として磁荷に関するクーロンの法則を導入する。ただし、実際には磁荷は電荷とは異なり分割はできず（どんなに細かくしても必ずN極とS極が対になる）、磁気単極子は2022年現在見つかっていない。ここでは仮想的な概念として磁荷を取り扱う。位置 r 1 {\displaystyle {\boldsymbol {r}}_{1}} にある磁荷 m 1 {\displaystyle m_{1}} の粒子が位置 r 2 {\displaystyle {\boldsymbol {r}}_{2}} にある磁荷 m 2 {\displaystyle m_{2}} の磁荷から受ける力を F m {\displaystyle {\boldsymbol {F}}_{\mathrm {m} }} とすると、真空中では F m = m 1 m 2 4 π μ 0 r 1 − r 2 | r 1 − r 2 | 3 {\displaystyle {\boldsymbol {F}}_{\mathrm {m} }={\frac {m_{1}m_{2}}{4\pi \mu _{0}}}{\frac {{\boldsymbol {r}}_{1}-{\boldsymbol {r}}_{2}}{|{\boldsymbol {r}}_{1}-{\boldsymbol {r}}_{2}|^{3}}}} となる。 μ 0 {\displaystyle \mu _{0}} は真空の透磁率(≈ 1.256637062×10−6 H/m)である。 また次のようにも考えられる。 F m = m 1 H , H = μ 0 − 1 B , B = m 2 4 π r 1 − r 2 | r 1 − r 2 | 3 {\displaystyle {\boldsymbol {F}}_{\mathrm {m} }=m_{1}{\boldsymbol {H}},\quad {\boldsymbol {H}}=\mu _{0}^{-1}{\boldsymbol {B}},\quad {\boldsymbol {B}}={\frac {m_{2}}{4\pi }}{\frac {{\boldsymbol {r}}_{1}-{\boldsymbol {r}}_{2}}{|{\boldsymbol {r}}_{1}-{\boldsymbol {r}}_{2}|^{3}}}} 一般の媒質の構成方程式は、E-H対応では、磁気分極 P m {\displaystyle {\boldsymbol {P}}_{\mathrm {m} }} を用いて B = μ 0 H + P m {\displaystyle {\boldsymbol {B}}=\mu _{0}{\boldsymbol {H}}+{\boldsymbol {P}}_{\mathrm {m} }} となる。 E-B対応では、磁気の原因を磁荷ではなく微小なループ電流に求め、 H {\displaystyle {\boldsymbol {H}}} ではなく B {\displaystyle {\boldsymbol {B}}} を磁気の力場とする。距離 r {\displaystyle r} 離れた平行電流 I 1 {\displaystyle I_{1}} 、 I 2 {\displaystyle I_{2}} があるとき、 I 1 {\displaystyle I_{1}} の長さ l {\displaystyle l} の部分が受ける力は以下のようになる。（アンペールの法則） F = ( I 1 l ) B , B = μ 0 H , H = I 2 2 π r {\displaystyle F=(I_{1}l)B,\quad B=\mu _{0}H,\quad H={\frac {I_{2}}{2\pi r}}} 一般の媒質の構成方程式は磁化 M {\displaystyle {\boldsymbol {M}}} により、以下のようになる。 H = μ 0 − 1 B − M {\displaystyle {\boldsymbol {H}}=\mu _{0}^{-1}{\boldsymbol {B}}-{\boldsymbol {M}}}
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