磁荷って、どこにあるんですか？

質問

今まで磁荷というものについて不思議に思ったことが無かったのですが、「磁荷って？」とふと思いました。
電荷は電子だとか陽子だとかと物質の中にありますが、一般的な物質のどこに磁荷ってものがあるのでしょうか？
磁荷は存在するのでしょうか？それとも現象ですか？
明らかに存在するというように習ってきたのですが、鉄が磁化されるなどの説明の時に磁荷の向きが同じ方向に向くから・・・・という説明を受けます。
でも、そこには原子があるのでは？原子が分極したものが磁荷なのでしょうか？
でも、それなら元もただせば電荷であり、磁荷は現象と考えられるのでは・・・・。
電流の流れから磁場が生まれる？
電荷があるから電場が生まれる？
磁荷って、どこにありますか？

回答No.5

CaF2 · ベストアンサー

とっても正しく、センスの良い素敵な質問ですね！

　我々が小学校で最初に学ぶ電磁気は、たぶん「鉄の永久磁石」であり、それが「磁荷」との出会いだったことでしょう！　

　そして・・・
　中学で電磁石・右ねじの法則を学び・・・、
　高校でローレンツ力・磁気誘導を学び・・・
　大学に入って、電磁気学・マックスウエル方程式を学び・・・

　そこまで勉強しても、「磁荷」いうものが、「有るのか無いのか？」わかりません。現象論的に「磁気単極はない」なんて頭ごなしに言われるだけです。

　そして、相対論の初歩を学んで、なんとなく磁場の成因を知るのですが、それで分かるのは、電磁石だけ・・・。「鉄の永久磁石」の起因にはまだ到達できません。

　最終的には、量子力学を学んで、大学院で、場の理論の入門を果たしたあたりで、電子スピンの磁性と、鉄の電子軌道におけるスピンの役割がわかり、「鉄の永久磁石～強磁性体」の存在が実感できる頃、「磁荷」なんてものはないんだ～ってわかるわけです。
（モノポールは宇宙論レベルでの話なんで・・・更にずっと深いですが）

　「磁荷」の概念は、「エネルギー」の概念と並んで、その人の物理教育がどの程度深くまで進んだか？の尺度と言っていいかもしれません。

お礼

回答ありがとうございます。
センスが良いのでしょうか？
あまりに恥ずかしい質問なので大学の先生に質問が出来なかっただけなのですが。
「君は何を勉強して来たんだね？」って言われそうで。

回答No.7

hosima

大学の電磁気学の講義で習った範囲でしか説明できないですが、磁荷というものは存在しないと聞きました。
だから電位という言葉は聞いたことがはありますが、磁位という言葉は聞いたことがはないと思います。
しかしながら、クーロンの法則は電荷であれ、磁荷であれ成立はしますけど、磁荷というものが存在しないので、磁極で考えるみたいです。
だから鉄が磁化されるのは磁荷があるのではなく、原子の中にある磁気モーメントが磁石などの磁場の作用により、向きが同じになるのではないでしょうか。
磁場は電流の流れ、または原子内の磁気モーメントによってできるものですので、もし磁荷が存在するのであれば、そこから磁場が出てくるはずではないでしょうか。

お礼

回答ありがとうございます。
確かに磁位は聞いたことがないですね。

回答No.6

mmky

蛇足ですが。
touch_me_8さんの質問にはうなりますが。皆さんの回答もありますので、
参考にということで、
「磁荷って、どこにありますか？」という問題は、
電流が先か電圧が先かという問題に帰着するように思います。
電荷の単位は[A・s],磁荷の単位は、[V・ｓ]でウエーバと読みますね。
これだけみても名前付けが本来的なものと反対のように思いますね。
例えば、eV の単位は[A・s][V] ですが、入れ替えて[A][V・s] としても
同じですね。
電荷によるポテンシャルにしても、[e/4πεｒ]ではなく
[e/4πεｒ]＝C＾2*μ*e/4πｒ＝C*[Ze]/4πｒ
（註　1/ε*μ＝C＾2, Z＝C*μ＝√（μ/ε）[Ω]
のように書き換えたら[Ze]≡[V・ｓ]が基本単位になりますね。
電位という考えであれば、空間インピーダンスから電位を求めるのが
自然ですよね。電流からすぐには電位は出ませんね。
つまり、電流が先に存在したので単位系の基本を[A・s]にしているの
ですね。電子をどう記述するかに帰着する問題なのかなあとも取れます。
だから,mmkyさんは名前は良くないが「磁荷」は電圧基準の場合
のことだと思うのであると思います。

参考にならにけど、蛇足で

お礼

回答ありがとうございます。
「磁荷」は電圧基準・・・
ちょっと、よく分からないです。
すみません。

回答No.4

Mell-Lily

磁気は、電荷が、観測者に対して相対運動するときに生じます。このように、磁気の発生は運動に起因するのですから、磁気は、本質的に相対論で論ずるべき現象です。磁荷というものは、電磁気学によれば存在しません。

お礼

回答ありがとうございます。
相対論によるものだと言うのは聞いたことがあります。
よく分かっていませんが。

回答No.3

eatern27

素人の説明の方がわかりやすい場合もあるので書いてみました。

電流が流れると磁界が発生するのは分かりますよね?
では、電流は何だったかと言うと、電子の流れですよね。
で、原子核の周りでは、電子がくるくる回っていますよね。
と言う事は、電流が流れているから、磁界が発生するのです。

電子の流れは、(正確には違うそうですが)地球の公転のような円軌道だと思えます。
この時に、この軌道に対して垂直に磁界が発生しているのです。
で、物質の磁界の向きが全部揃ったら、磁界は強め合い、磁荷になります。
もし、物質の磁界の向きがバラバラだったら、磁界は弱め合います。

鉄を磁石に近づけると、電子の回転の向きが揃うのでしょうね。きっと。

お礼

回答ありがとうございます。
磁気が発生するのとは別に磁荷が存在するのか確かめたかたのです。
これではっきりしました。

回答No.2

ymmasayan

磁荷は空想の産物（というか二次的な産物）です。
もとは原子の中の電子の回転です。これが磁気を生み、方向性が揃った時磁荷に
なります。

お礼

回答ありがとうございます。
磁気が発生するのとは別に磁荷が存在するのか確かめたかたのです。
これではっきりしました。

回答No.1

First_Noel

電気とのアナロジーで磁流や磁荷を考える場合はありますね．
確かに磁気は電荷の移動やスピンで発生するものです．
一方理論物理の方で，モノポール（単極子）と言う単極磁荷粒子の存在が
予言されています．確かある計算では，それはミジンコよりも重い，とか．
因みに未発見です．

お礼

回答ありがとうございます。
モノポールには賛否両論のようですが、もしモノポールが存在したらそれは現象ではないかもしれませんね。
今のところ、磁荷はないってことですね。