磁石などに囲まれた空洞における磁場の強さ

質問

磁石についてふと疑問に思ったことがあるので質問させて頂きます。

まずは添付画像をご覧下さい。
(ペイントで書いたのでお見苦しいですが、お許し頂ければと思います。)

磁石などに囲まれた空洞における磁場の強さを比較したいのですが、添付画像(1),(2),(3)の中で、どれが最も空洞における磁場が強く、どれが最も空洞における磁場が弱いかがわかりません。

補足説明
画像中の磁石はどれも同じ材質。
(1)は図中の上下の磁石を同じ材質の磁石で支え、空洞を作る。
(2)は上下の磁石を強磁性体の鉄で支え、空洞を作る。
(3)は上下の磁石を木で支え、空洞を作る。

大きさなどはすべて同じとします。(支えの磁石、鉄、木は同じ大きさ。)

詳しい理由も添えて御回答をお願い致します。
皆様のお知恵を貸してください。どうぞよろしくお願い致します。

回答No.2

tadys

一番強いのは（３）です。
一番弱いのは多分（１）です。

S極から出た磁力線はN極へ引きつけられます。
（１）の場合、上の磁石のS極から出た磁力線は下の磁石のN極へ引きつけられますが、その一部は中間の磁石のN極へ引きつけられるので、その分空洞部の磁場の強さは減少します。

（２）の場合、中間の鉄は上がN極、下がS極になるように磁化されますが、その強さは外部の磁場以上にはならないでしょう（多分）。
鉄の磁化が（１）の中間の磁石より弱ければ、空洞に漏れ出す磁力線の数が増えるので（２）のほうの磁場が強くなるでしょう。

というわけで、（３）のほうが大幅に強いでしょう。

回答No.1

tetsumyi

２が一番弱く、３が一番強いです。
磁束は磁気抵抗が小さい所を通ろうとしますから、鉄で囲われた２では鉄の部分を多くの磁束が通過して空間の磁束は弱くなります。

永久磁石で強力な磁場空間を作りたいのであれば、飽和磁束が高い鉄を使って磁気回路を作って磁束を絞ることで磁場空間は狭くなりますが強力な磁場ができます。
例
http://www-linac.kek.jp/mirror/lam28.tokai.jaeri.go.jp/proceedings/WP-45.pdf
ここでは中心部が４極となっていますが、２極の超強力磁場も同様にできます。