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電流-磁界 - (2013/05/26 (日) 17:23:19) のソース
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***磁気現象
-磁石に因る磁気現象
--磁性:鉄片の吸引特性
--磁気:磁性の誘引源
--&tooltip(磁極){magnetic pole}:磁石両端が最大磁性となる特性
---N極
---S極
--磁力:磁石相互の作用力
---吸引力:異極間に作用
---反発力:同極間に作用
--&tooltip(磁力線){line of magnetic force}:磁石相互における仮想作用線
---&tooltip(磁界){magnetic field}:磁力線の存在領域
---磁力線定義の構成要素
----N極から流出/S極へ流入
----異極相互に対し最短距離を接続/同極相互に対し反発
----磁力線相互に対し交差不能
----任意面積における磁力線密度は磁界の強度に同調
-磁極への作用力/&tooltip(クーロンの法則){Coulomb's law}
--F[N]:作用力
---正:反発力
---負:吸引力
--κ:比例定数
---μ[H/m]:磁気特性定数/透磁率
---μ&sub(){0}[H/m]:真空透磁率&br()$$\kappa=\frac{1}{4\pi\mu_{0}}=\frac{1}{4\pi\cdot4\pi\cdot10^{-7}}\fallingdotseq6.33\times10^{4}$$
--&tooltip(m){magnetic pole}&sub(){k}[&tooltip(Wb){weber}]:磁極強度
--r[m]:磁極間距離&br()$$F=\kappa\cdot\frac{m_{1}\cdot m_{2}}{r^{2}}[N]$$
-磁性に因る磁気特性変化
--&tooltip(磁化){magnetization}:鉄片の磁石吸着における磁性の誘引
--&tooltip(磁気誘導){magnetic induction}:鉄片における磁化現象
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***電流循環に伴う磁界の誘引誘引
-&tooltip(アンペア右ねじの法則){Ampere's right-handed screw rule}
--直線電流循環方向に対し右回転方向に磁力線が誘引
--記号
---$$\oplus$$:電流循環が手前から奥
---$$\odot$$:電流循環が奥から手前
-円形コイルの内部における磁力線
--磁力線の生成方向に対し右回転方向に電流循環
-&tooltip(ソレノイド){solenoid}
--構造:筒状複数円形コイルに因り形成
--特性:磁界強度は電流に同調
-磁界強度
--&tooltip(H){Henry}[A/m]:真空中における&tooltip(点磁荷における磁界強度){intensity of magnetic field}&br()$$H=6.33\times10^{4}\times\frac{m}{r^{2}}[A/m]$$
--m[Wb]:磁界内における配置点磁荷磁極強度&br()$$F=mH[N]$$
-&tooltip(ビオ･サバール){Biot-Savart law}の法則:電流循環に伴う点磁荷磁界強度
--Δl[m]:任意点における電流循環方向微少寸法
--θ[°]:任意点に対する電流循環方向形成角&br()$$\Delta H=\frac{I\Delta l}{4\pi r^{2}}\cdot\sin\theta[A/m]$$
-&tooltip(アンペア周回路の法則){Ampere's circuital law}:複数電流循環導体における生成磁界
--I&sub(){sum}:電線総数循環電流&br()$$I=2\pi r\cdot H$$&br()$$I_{sum}=\sum^{n}_{k=1}I_{k}=\sum^{n}_{k=1}\Delta H_{k}\Delta l_{k}$$
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***磁界内電流への作用力
-磁界内介在物質の変化における仮想磁界内線
--Φ[qty]:&tooltip(磁束){magnetics flux}/仮想磁界内線
--μ[H/m]:透磁率
--N[qty]:磁力線数量&br()$$\Phi=\mu N$$
--B[&tooltip(T){tesla}]&tooltip(磁束密度){magnetic flux density}
--A[㎡]:磁束生成面積&br()$$B=\frac{\Phi}{A}[T]$$&br()$$B=\frac{\mu N}{A}=\mu H$$
-電磁力/&tooltip(フレミング左手の法則){Fleming's left-hand rule}
--磁界内直線導体への電流循環に対し磁界直角方向に力が作用
-磁束密度に因る作用力換算
--F[N]:電流循環に伴う作用力
--l[m]:磁界内直線導体全長&br()$$F=BIl[N]$$
--θ[°]:磁界直角方向に対する導体形成角度&br()$$F=BIl\sin\theta[N]$$
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***トルク
-モーター作動原理
--一部構造
---方形コイル:方形状にコイルを形成
--動作
---&tooltip(トルク){torque}:電流循環に因る回転作用力
----T&sub(){s}[N･m]:単一巻コイルにおけるトルク
----a[m]:作用力方向導体全長
----b[m]:作用力方向導体間全長
----A[㎡]:方形コイル形成面積&br()$$F=BIa$$&br()$$T=\frac{b}{2}F+\frac{b}{2}F=BIab=BIA[N\cdot m]$$
----T&sub(){m}[N･m]:複数巻コイルにおけるトルク&br()$$T=BIAN[N\cdot m]$$
-コイル回転に伴う作用力変化
--F'[N]:単一コイル回転に伴う角度変更後の作用力
--θ[°]:コイル回転に伴う磁界/導体形成角&br()$$F'=F\cdot\cos\theta$$&br()$$T=BIAN\cos\theta$$
--形成角進行に伴う循環電流変更
---90[°]超の形成角に対し作用力方向が反転
---構造に因り電流循環方向を反転し作用力方向を保持
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***導体間における磁気特性
-同方向電流循環/平行直線導体間における磁気特性
--磁界強度&br()$$H_{1}=\frac{I_{1}}{2\pi r}[A/m]$$
--磁束密度変換/任意透磁率変数&br()$$B_{1}=\mu H_{1}=\frac{\mu I_{1}}{2\pi r}[T]$$
--相互作用力/真空透磁率&br()$$f=B_{1}I_{2}=\frac{\mu_{0}I_{1}I_{2}}{2\pi r}=\frac{4\pi\times10^{-7}I_{1}I_{2}}{2\pi r}=\frac{2I_{1}I_{2}\times10^{-7}}{r}[N]$$
