電流(でんりゅう)がつくる磁場(じば)

まっすぐな導線(どうせん)に電流(でんりゅう)$I$を流(なが)すと、導線(どうせん)を中心(ちゅうしん)として同心円(どうしんえん)状(じょう)の磁場(じば)ができる。導線(どうせん)から距離(きょり)$r$の位置(いち)での磁場(じば)の強(つよ)さは$H=\dfrac{I}{2\pi r}$で、向(む)きは右(みぎ)ねじの法則(ほうそく)（新しいタブで開きます）にしたがう（中学(ちゅうがく)で学(まな)んだとおり、電流(でんりゅう)の向(む)きに右(みぎ)ねじを進(すす)めるとき、ねじを回(まわ)す向(む)き）。磁場(じば)の強(つよ)さは電流(でんりゅう)に比例(ひれい)し、導線(どうせん)からの距離(きょり)に反比例(はんぴれい)する。

半径(はんけい)$r$の円形(えんけい)のコイル（1巻(ま)き）に電流(でんりゅう)$I$を流(なが)すと、コイルの中心(ちゅうしん)での磁場(じば)の強(つよ)さは$H=\dfrac{I}{2r}$になる。

導線(どうせん)を筒状(つつじょう)に密(みつ)に巻(ま)いたものをソレノイドという。単位(たんい)長(なが)さあたりの巻数(まきすう)$n$のソレノイドに電流(でんりゅう)$I$を流(なが)すと、ソレノイドの内部(ないぶ)には場所(ばしょ)によらず一定(いってい)の強(つよ)さの磁場(じば)ができ、その強(つよ)さは$H=nI$である。

どの場合(ばあい)も、求(もと)めた磁場(じば)の強(つよ)さ$H$に透磁率(とうじりつ)（新しいタブで開きます）$\mu$をかければ$B=\mu H$で磁束密度(じそくみつど)が求(もと)まる（前(まえ)のページ「磁場(じば)と磁束密度(じそくみつど)」参照(さんしょう)）。

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例題(れいだい)1：直線(ちょくせん)電流(でんりゅう)から1.0mの位置(いち)での磁場(じば)の強(つよ)さが8.0A/mであったとき、電流(でんりゅう)からの距離(きょり)を4.0mにすると、$H=\dfrac{I}{2\pi r}$は距離(きょり)に反比例(はんぴれい)するので、磁場(じば)の強(つよ)さは$8.0\div4=$2.0A/mになる。

例題(れいだい)2：半径(はんけい)0.10mの円形(えんけい)コイル（1巻(ま)き）に5.0Aの電流(でんりゅう)を流(なが)すと、コイルの中心(ちゅうしん)の磁場(じば)の強(つよ)さは$H=\dfrac{I}{2r}=\dfrac{5.0}{2\times0.10}=$25A/m。

例題(れいだい)3：1mあたり500回(かい)巻(ま)いたソレノイドに2.0Aの電流(でんりゅう)を流(なが)すと、内部(ないぶ)の磁場(じば)の強(つよ)さは$H=nI=500\times2.0=$1.0×10³A/m。

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モーターや電磁石(でんじしゃく)は、ソレノイドの中(なか)に鉄心(てっしん)を入(い)れて使(つか)うことが多(おお)い。$H=nI$で決(き)まる磁場(じば)の強(つよ)さは電流(でんりゅう)と巻数(まきすう)だけで決(き)まるが、鉄心(てっしん)のように透磁率(とうじりつ)$\mu$が大(おお)きい物質(ぶっしつ)を入(い)れると$B=\mu H$の磁束密度(じそくみつど)が大(おお)きくなり、より強(つよ)い電磁石(でんじしゃく)になる。

直線(ちょくせん)電流(でんりゅう)・円形(えんけい)電流(でんりゅう)・ソレノイドのどの式(しき)も、電流(でんりゅう)が大(おお)きいほど、コイルなら巻数(まきすう)が多(おお)いほど磁場(じば)が強(つよ)くなるという共通(きょうつう)の性質(せいしつ)を表(あらわ)している。