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電流のループと磁気双極子モーメント

2004/06/27 17:22

とある本の中で、電流のループは磁気双極子モーメントと同等であるので、磁石としての振る舞いを見せる。とあったのですがいまいちイメージが湧きません。これはどのように証明できるのでしょうか？

galant27
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物理学
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KENZOU
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2004/06/29 12:59 回答No.4

自転車に付いているランプは付属の自家発電機（タイヤの側についている）で電流を発生していますね。この自家発電機の正体は、「磁石の回転で電流が発生する」という原理（アンペールの法則？）を利用しています。そしたら「電流を回転（ループ電流）すれば磁石が生まれる？？」と考えるのは自然な考え方です。確かにこの対称性は成り立って、磁場をＢ、電流をｉ、ループの面積をＳ、比例定数をμとすると　Ｂ＝μｉＳという関係式が成り立つことが知られています（ビオ・サバールの法則？）。こうなると電流と磁場は姿を変えた同じものかとなりますが、この辺の議論を突っ込んでやるとややこしくなるので（特殊相対性理論の知識が必要になる）やめておきますが、決定的な違いは電荷（電流の素）はマイナス電荷とプラス電荷が独立に存在するが、磁石は必ずＮ極とＳ極の双極がペアーで存在するという点です。つまり磁石は常に双極子の姿をとるわけです（Ｎ極だけとかＳ極だけという磁荷は存在しない）。ですから電流がループすると磁気双極子モーメントが誘起されるということになります。くどいようですが磁気双極子の正体はループ電流であるということになります。

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