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電気基礎@ウィキ

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電流-磁界

磁気現象

磁石に因る磁気現象
- 磁性:鉄片の吸引特性
- 磁気:磁性の誘引源
- 磁極:磁石両端が最大磁性となる特性
  - N極
  - S極
- 磁力:磁石相互の作用力
  - 吸引力:異極間に作用
  - 反発力:同極間に作用
- 磁力線:磁石相互における仮想作用線
  - 磁界:磁力線の存在領域
  - 磁力線定義の構成要素
    - N極から流出/S極へ流入
    - 異極相互に対し最短距離を接続/同極相互に対し反発
    - 磁力線相互に対し交差不能
    - 任意面積における磁力線密度は磁界の強度に同調

磁極への作用力/クーロンの法則(磁気)
- F[N]:作用力
  - 正:反発力
  - 負:吸引力
- κ:比例定数
  - μ[H/m]:磁気特性定数/透磁率
  - μ₀[H/m]:真空透磁率
    $\kappa=\frac{1}{4\pi\mu_{0}}=\frac{1}{4\pi\cdot4\pi\cdot10^{-7}}\fallingdotseq6.33\times10^{4}$
- m_k[Wb]:磁極強度
- r[m]:磁極間距離
  $F=\kappa\cdot\frac{m_{1}\cdot m_{2}}{r^{2}}[N]$

磁性に因る磁気特性変化
- 磁化:鉄片の磁石吸着における磁性の誘引
- 磁気誘導:鉄片における磁化現象

電流循環に伴う磁界の誘引誘引

アンペア右ねじの法則
- 直線電流循環方向に対し右回転方向に磁力線が誘引
- 記号
  - $\oplus$ :電流循環が手前から奥
  - $\odot$ :電流循環が奥から手前

円形コイルの内部における磁力線
- 磁力線の生成方向に対し右回転方向に電流循環

ソレノイド
- 構造:筒状複数円形コイルに因り形成
- 特性:磁界強度は電流に同調

磁界強度
- H[A/m]:真空中における点磁荷における磁界強度
  $H=6.33\times10^{4}\times\frac{m}{r^{2}}[A/m]$
- m[Wb]:磁界内における配置点磁荷への作用力
  $F=mH[N]$

ビオ･サバールの法則:電流循環に伴う点磁荷磁界強度
- Δl[m]:任意点における電流循環方向微少寸法
- θ[°]:任意点に対する電流循環方向形成角
  $\Delta H=\frac{I\Delta l}{4\pi r^{2}}\cdot\sin\theta[A/m]$

アンペア周回路の法則:複数電流循環導体における生成磁界
- I_sum:電線総数循環電流
  $I=2\pi r\cdot H$
  $I_{sum}=\sum^{n}_{k=1}I_{k}=\sum^{n}_{k=1}\Delta H_{k}\Delta l_{k}$

磁界内における作用力

磁界内介在物質の変化における仮想磁界内線
- Φ[Wb]:磁束/仮想磁界内線
- μ[H/m]:透磁率
- N[qty]:磁力線数量
  $\Phi=\mu N$
- B[T]磁束密度
- A[㎡]:磁束生成面積
  $B=\frac{\Phi}{A}[T]$
  $B=\frac{\mu N}{A}=\mu H$

電磁力/フレミング左手の法則
- 磁界内直線導体への電流循環に対し磁界直角方向への作用力/現象

磁束密度に因る作用力換算
- F[N]:電流循環に伴う作用力
- l[m]:磁界内直線導体全長
  $F=BIl[N]$
- θ[°]:磁界直角方向に対する導体形成角度
  $F=BIl\sin\theta[N]$

トルク

モーター作動原理
- 一部構造
  - 方形コイル:方形状にコイルを形成
- 動作
  - トルク:電流循環に因る回転作用力
    - T_s[N･m]:単一巻コイルにおけるトルク
    - a[m]:作用力方向導体全長
    - b[m]:作用力方向導体間全長
    - A[㎡]:方形コイル形成面積
      $F=BIa$
      $T=\frac{b}{2}F+\frac{b}{2}F=BIab=BIA[N\cdot m]$
    - T_m[N･m]:複数巻コイルにおけるトルク
      $T=BIAN[N\cdot m]$

コイル回転に伴う作用力変化
- F'[N]:単一コイル回転に伴う角度変更後の作用力
- θ[°]:コイル回転に伴う磁界/導体形成角
  $F'=F\cdot\cos\theta$
  $T=BIAN\cos\theta$
- 形成角進行に伴う循環電流変更
  - 90[°]超の形成角に対し作用力方向が反転
  - 構造に因り電流循環方向を反転し作用力方向を保持

導体間における磁気特性

同方向電流循環/平行直線導体間における磁気特性
- 磁界強度
  $H_{1}=\frac{I_{1}}{2\pi r}[A/m]$
- 磁束密度変換/任意透磁率変数
  $B_{1}=\mu H_{1}=\frac{\mu I_{1}}{2\pi r}[T]$
- 相互作用力/真空透磁率
  $f=B_{1}I_{2}=\frac{\mu_{0}I_{1}I_{2}}{2\pi r}=\frac{4\pi\times10^{-7}I_{1}I_{2}}{2\pi r}=\frac{2I_{1}I_{2}\times10^{-7}}{r}[N/m]$

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最終更新：2013年06月03日 18:33