磁気単極子もどきって作れるのでしょうか。

質問

物理学や電磁気学などの学問は素人の質問ですので、出来るだけ簡素な説明をお願いします。

現代物理学では磁気単極子は存在しないと言われているようですね。
少なくともまだ見つかってはいない。

そこで暇人の思い付きなんですが、

１．球体を中心を通る面で細分化
２．(元)中心部をN極、対する外周部をS極に磁化
３．再度球体に復元（接着でも何でも可）

とすれば、外見上S極のみの磁気単極子もどきが出来ないかな、と。
これが作れたらどうなんだ？とも思いましたが、何となく面白そうなんで。

実際作成は可能でしょうか？
球体への復元が出来たとして、考えた通りに外側のどこから見てもS極になっているのでしょうか？
ならないとしたら何故ならないのでしょうか？（理由については難しくなるようでしたら、自分のお頭では理解できないと思われますので割愛願いますｗ）

では、よろしくお願いします。

回答No.3

eatern27 · ベストアンサー

>なるほど、N極からの磁力線は外を回れないので磁石内部を通ってS極へ行っちゃって、外からは磁力線は確認できなくなる、という理解で合っているでしょうか？
>通常は（一般形状の磁石では）磁束密度が低くなろうとするので磁石内部だけでなく、外へも多く出ているのでしょうか。
そういう理解でよいかと思います。
(球の場合、球の外に磁場を追い出しても、磁石内部の磁束密度が低くなる訳ではないので、磁場が外に出ないって感じになるのでしょう)

>しかし、「N極から出た」と言うことは、質問とは逆にS極が中心、N極が外側になるように作ったら磁力線は見えてしまう？
表面をＮ極にしても、表面(Ｎ極)からまっすぐ中心(Ｓ極)に向かう磁場(磁力線)ができるだけで、
球の外で磁場がゼロである事に変わりはありません。

>いやいや、磁力線には電流（電子の流れ）の様な向きっていうのは無いのでしたっけ？
そうですね。
便宜的にＮ極からＳ極の向きにしましょう、と決めただけで、
逆向きにしても物理的には問題はありません。
通常と逆向きにすると、人間が混乱してしまうので不便なだけです。

>棒磁石を束ねた場合のご回答によれば、吸引力を強めようとして2本束ねても倍にはならないってことですよね。
きちんと考えていないですが、多分最初のうちはほぼ倍になると思います。
しかし、次第に棒磁石を束ねるよりも棒磁石を縦につないでＮ極とＳ極を遠ざけた方が良くなってくるはずです。

お礼

再度ご回答ありがとうございます。

何となく得心がいきそうな感じです。
反磁界を理解出来ると行けそうな感じです。
自分で調べた解説書では何か納得のいかない説明しかないんですよね～ｗ　←自分の所為ｗｗ

補足

色々考えているうちにふと思ったのですが、この「磁気単極子もどき」の成りそこないの球に外部から別の磁石を近付けた場合、普通の鉄球（磁石素材の球）に磁石を近付けたのと同じ反応になるのでしょうか？

例えばN極を近付けたら、近い所にS極が発現して反対側にはN極が現れるはずですよね？普通の鉄球なら。
この偽磁単球の場合も、ばらばらの時にはS極に磁化させた部分にN極が現れると言うのも不思議な感じがするのですが、そうなるのでしょうね。

回答No.2

eatern27

そのようなものを作ったとしても、
Ｎ極から出た磁力線の全てが磁石の内部を通ってＳ極に入るだけですので、理想的な球であれば、球の外部に磁力線は一切漏れません。

>と言うことは、無限本数の棒磁石を、同極同士が隣り合うように束ねると磁石ではなくなるのですか？
例えば表がＮ極、裏がＳ極となるように棒磁石を平面上に並べた場合でいいんですかね。
端付近以外には外部の磁場はなくなりますので、磁石ではなくなったように見えるはずです。

平行平板のコンデンサにおいて、コンデンサの外部の電場がゼロであるのをご存じならそれと同じ状況です。

お礼

ご回答ありがとうございます。

なるほど、N極からの磁力線は外を回れないので磁石内部を通ってS極へ行っちゃって、外からは磁力線は確認できなくなる、という理解で合っているでしょうか？
通常は（一般形状の磁石では）磁束密度が低くなろうとするので磁石内部だけでなく、外へも多く出ているのでしょうか。（用語の使用法は合っているでしょうか？そこも不安ｗ）
だから同極同士は反発するって考えてもいいのでしょうか？

しかし、「N極から出た」と言うことは、質問とは逆にS極が中心、N極が外側になるように作ったら磁力線は見えてしまう？
いやいや、磁力線には電流（電子の流れ）の様な向きっていうのは無いのでしたっけ？

何となく解ってきたような気がしてきました。

棒磁石を束ねた場合のご回答によれば、吸引力を強めようとして2本束ねても倍にはならないってことですよね。

コンデンサの電場については、すみません、知りませんでしたｗ
こんな程度の知識ですみません。

もう少し回答を付けてくれる方がいらっしゃるかも知れませんので、しばらく締め切るのは待ってみようと思います。

回答No.1

yokkun831

不可能だと思います。

なぜなら，電気力線とは違って磁力線は必ずループを構成するためです。
つまりＮ極から出た磁力線は必ずＳ極に入る。磁石の中でもＳ極からＮ極へ向かう磁力線が存在する。中心部に集めたＮ極から出た磁力線は必ずＳ極に入りますが，それが不可能ならＮ極は存在しないことになるのです。これは永久磁石も含めて磁場の源が「電流」であることに基づきます。もしおっしゃるような磁石をつくろうとすると，Ｎ極とＳ極を結ぶ軸まわりの永久電流はとなりあう磁石どうし打ち消しあうことになり，結果的に磁場は消失するはずです。これは，もっと初歩的に磁極を電荷と同じように考えても同様で，Ｎ極とＳ極が小球内に同居した場合に，外部の磁場は打ち消しあってゼロになりますね？

お礼

ご回答ありがとうございます。

「磁力線は必ずループを形成し、電気力線はループを形成するとは限らない」とのことですが、電気双極子であれば必ずループを形成しませんか？
つまり、磁力線が『必ず』ループを作るのは、双極子であることが前提になってはいませんか？
例えば、二つの棒磁石のN極とS極を向かい合わせていても、その間の磁力線は必ずループを描きますか？一つ残らず？

実際には電気は単極子であり、磁気は双極子しか見つかっていない（単極子は無いと考えるのが主流）ので「磁力線はループを形成する」で合っているとは思いますが．．．
どうも納得がいかないのです。
なので質問の様なモドキを考えてみたのですが．．．

＞Ｎ極とＳ極を結ぶ軸まわりの永久電流はとなりあう磁石どうし打ち消しあうことになり，結果的に磁場は消失する

と言うことは、無限本数の棒磁石を、同極同士が隣り合うように束ねると磁石ではなくなるのですか？
逆に、一見磁化していないかに見える板を、表⇒裏が縦方向になるように細く分割すると磁石になっているということもあり得るってことですよね？

＞磁極を電荷と同じように考えても同様で，Ｎ極とＳ極が小球内に同居した場合に，外部の磁場は打ち消しあってゼロになりますね？

例えば原子の様なものでしょうか？
原子は中心に正電荷を、外周に負電荷を持っているわけで、外部から見れば電荷０ですね。
しかし、近接すれば電子同士の反発が起きるのではなかったでしたっけ？
ん？ということは、自分の考えた磁気単極子モドキも極めて近くでないと磁力は見えないということか？

どうもカチッと填まりません。
結局理解できないかもしれません。（T_T)
すみませんが、お暇でしたらもう少しお付き合いください。

補足

確かに、中心に集めたN極からの磁力線は何処へ？ってなりますが、例えば、球体を8等分して質問本文と同様の手順で球体に復元させていき、最後の１／８をはめる直前まではN極とS極が存在するので磁石足り得ますが、最後のピースをはめるとN極が見えなくなって磁場も消失してしまうんでしょうか？
この辺が何か納得いかないポイントだと思います。
上記では８等分でしたが、もっと細分化したら最後の１ピースをはめる前後で如何ほどの違いが出るものか？と考えてしまいます。

どなたか論破してくださいw