磁界の中での電流と力について

質問

中２理科の内容ですが。

Ｕ字型の磁石を上にＮ極、下にＳ極とし、こっち向きに置くとします。
その真ん中に左右の方向で電線を通し、電流を右から左に流すとします。

すると力が働き電線がこっち向きに動きますよね。

これはＮ極からＳ極に向かって（＝下向きに）磁界が存在しているところに、電線に生じた右ネジの法則による磁力が働くからですね。

つまりＵ字型磁石の奥の方には元々の磁力に電線周囲で生じた磁力が加わることに対し、手前側では磁力が減殺されることにより、電線は弱い方に押されるのですね。

※ここまで何か間違いがあれば教えてください。

さて質問なのですが、なぜ磁力が加増されたところから、磁力が減殺された方に向かって力が生じるのですか？

例えば片方が押していたのに、反対側が引くようになったなら動くのは分かるのですが、なんで上下に働く磁界の強弱で手前方向に力がはたらくのでしょう。

水圧みたいに、片方の圧力が強まり、片方の圧力が弱まるのですか？

回答No.4

ORUKA1951 · ベストアンサー

フレミングの右手/左手なんてクソ喰らえ・・・。結果だけ覚えようとするから、いざ出題されたときは混乱する。
　覚えなきゃならないことは磁力線の性質。磁界(磁場)は磁力線で考えると理解しやすい。
・磁力線はN極から出ててS極に向かう
・磁力線の向きはN極が受ける力の向きで現す
・磁力線は張力があり、縮もうとしている。
　→・同じ向きの磁力線は反発し、逆向きの磁力線は引き合う
　棒磁石を同じ向きに、あるいは逆向きに並べておくと分かる。
・磁力線は突然現れたり、分岐したりしない

　その上で、導体に電流を流すと周囲に右ねじの法則で磁界が発生し、そのため、導線の一方側は同じ向きの磁力線が並び、反対側は逆向きの磁力線が並ぶことになる。=棒磁石を平行に、逆向き・同方向に置いたのと同じでしょ。

　同じように、磁界中で導体を動かすときにも、導体内の電荷も一緒に動くため周囲に磁界が発生しその電荷が力を受けて移動することによって電流が発生する。=すべて磁力線の性質と右ねじの法則で統一的に説明できます。

★ではなぜ、電界・磁界の挙動については、マクスウェルの方程式など電磁気学を学べばより詳しく正確に説明はできますが、なぜ電荷が移動して磁場が発生するかという根源は、宇宙がそうなっているとしか答えられない。

お礼

ああ、これは分かりやすいですね。

図まで添付されててありがたいです。

典型的文系頭の私はこれで納得することにします

回答No.3

felicior

「磁力線が力を伝える」というモデルで考えるときのポイントは、
(１)それぞれの磁力線はゴム紐のように縮もうとする力が働いている
(２)磁力線どうしには互いに反発しようとする力が働いている
の２つの性質です。
これはマックスウェルの応力と言われているもので、
実際に計算もできますがここでは省略します。

Ｎ極から出たたくさんの磁力線は、他に何もなければ(２)の性質により
四方八方に均等に広がりたがります。
近くにＳ極があると磁力線が吸い込まれますが、この時Ｎ極とＳ極に
引力が働くのは(１)の性質から理解できますね。
しかし(２)の性質より、全ての磁力線がＮからＳへ直行するわけにはいかず
ふくらんだ形になることもわかります。

さてそこに電流が流れると、ご質問の通り向こう側の磁力線の
密度(本数)が高くなりますが、この時(２)の性質により磁力線が
反発し合い、電流を手前に押す力が発生することが理解できますね。

ちなみにこういった考え方を最初にしたのはファラデーです。(ただし電気で)

お礼

おお！
分かった気がする！

＞実際に計算もできますがここでは省略します

計算式出されると、もっと分からなくなっちゃうので勘弁してください
（笑）

ありがとうございました

回答No.2

bakuto11

考え方は合ってると思います。

ここを見て下さい
http://www.osaka-kyoiku.ac.jp/~masako/exp/melde/riron/riron1-7.html

磁力が導線を「引きつける」と考えると矛盾してしまいますよね。
磁石が金属を引きつけるのはまた別の理論なので、ここでは気にしないで下さい。（結構説明は難しいです）

お礼

ありがとうございます。

しかし、このサイトでも
＞そのため、磁界の強い方から弱い方へと力が働き、右向きの力を受けて動く。

とだけ書いてあり（４行目）、「なぜ」は書いてないです。

回答No.1

ymmasayan

確かに磁力線の密度の濃いほうから薄い方へ押されるのですが、
次のフレミングの左手法則が控えていますのでこれを信じてしまうのが近道です。
フレミングの左手法則によっても電線に力が手前向きに働くことが示せます。

お礼

すいません。
信じてしまうのが近道です、ではなくて「なぜ」の理由が知りたいのです。