磁力線

一般小学生

まとめ

  • 磁界(磁場)の様子を視覚的に表現するために導入された、方位磁針N極が指す向きを滑らかに結んだ仮想的な曲線。
  • 磁力線の向きは磁石の外部ではN極からS極へ向かい、途中で交差したり、枝分かれしたり、途切れたりすることはない。
  • 磁力線の密度磁界の強さを表しており、線が密集している場所ほど磁界が強く、間隔が広いほど磁界が弱い。

解説

磁力線は、19世紀物理学者マイケル・ファラデーによって考案された概念です。目に見えない磁界を直感的に捉えるために非常に有効であり、棒磁石の周囲に砂鉄を散布した際に現れる曲線模様は、この磁力線に沿って砂鉄が並んだものです。

磁力線の接線の方向は、その点における磁界の向きと一致します。電流が流れる導線の周囲には、右ねじの法則に従って同心円状の磁力線が発生します。また、コイル電磁石)に電流を流すと、内部では磁力線がほぼ平行に並び、外部では棒磁石と同じような分布を示します。電磁石の磁力を強くするには、電流を大きくしたり、コイルの巻き数を増やしたりすることで、磁力線の密度を高めることができます。

コラム

磁力線は数学的には「磁束線」の一部として扱われます。磁石の外部ではN極からS極へ向かいますが、磁石の内部ではS極からN極へと続いており、全体として途切れることのない閉曲線を描いています。

また、地球自体も巨大な磁石としての性質(地磁気)を持っており、北極付近がS極、南極付近がN極の役割を果たしています。そのため、地球規模でも南極側から北極側へと向かう磁力線が存在しており、方位磁針が北を指すのはこの磁力線に沿って磁針が動くためです。

小学生のみなさんへ

磁石のまわりには、磁石の力がはたらく「界(じかい)」という場所があります。この界のようすを、目に見えるように線で書いたものが「力線」です。

力線は、磁石のN極から出てS極へと向かっています。この線がみっ集して、ぎゅっと集まっているところほど、磁石の力が強くなっていることを表しています。また、線が途中で交わったり、切れたりすることはありません。

電気を流した線のまわりにも、この力線が生まれます。これを利用したのが電石です。電気の向きを変えると、力線の向きも反対になります。

ルラスタコラム

磁石の上に紙を置いて、その上から砂鉄をまくと、きれいな模様が浮かび上がります。これが磁力線の正体です。昔の科学者ファラデーが、目に見えない磁石の力を説明するために考え出した、とても便利なアイデアなんですよ。

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