ソレノイドの磁束密度 — 内部完全一様、外部ゼロ
内部 (ρ < R)
— μT
外部 (ρ > R)
0 μT
起磁力密度 nI
— A·turns/m
ドラッグで回転 / ホイールでズーム / 右ドラッグで平行移動
パラメータを動かしてみよう
1 電流を流してみよう
電流 I のスライダーを動かしてみてください。
- ソレノイドの 内部に磁界(青い矢印) ができる(軸方向)
- 電流値を変えると 磁界の大きさ(矢印の長さ)も変化する
2 巻数密度を動かす
巻数密度 n のスライダーを動かしてみてください。
💡 巻数密度 n とは「1 cm あたり何巻きあるか」を表す量。 n = 2 turns/cm なら、軸方向に 1 cm 進む間に 2 巻き入っている。
- 巻線(オレンジ)の密度が変化する(同じ長さに巻数が増減)
- n を大きくすると 内部の磁界も強くなる
3 電流の向きを反転
電流 I のスライダーをマイナス側に動かしてください。
- 巻線を流れる電流の向きが逆になる
- 内部の磁界も逆向きになる
4 外部はゼロ
3D 図でソレノイドの外側(円筒の外)に注目してください。
- 外部には青矢印が一切ない → 磁界は 0
- 磁界が内部だけに閉じ込められている
- 上の数値ボードでも 外部 = 0 μT
5 右ねじの法則と公式
向き — 右ねじの法則
右手の4本指を巻線の電流方向に合わせると、親指の向きが 内部の磁界の向き(軸方向)。 電流の向きが反転すれば、磁界の向きも反転する。
大きさ — 公式
- 内部: B はどこも一様(位置に依存しない)
- 外部: B = 0(磁束が完全に閉じ込められる)
- nI に比例: 巻数密度 n と電流 I の積(起磁力)が支配する
(μ0 ≈ 4π × 10−7 H/m は真空の透磁率)
電験ではこの「B = μ0nI、外部ゼロ」を必ず覚える。
6 確認テスト — nI に比例
電流 I と巻数密度 n を 両方とも 2倍 にすると、内部の磁界 B は?
7 確認テスト — 外部の磁界
無限長ソレノイドの外部での磁界 B はいくら?