12.電磁石が作る磁界・磁力の根源

＜電磁石が作る磁界・磁力の根源＞
次図のように電磁石の場合は、「アンペールの右ネジの法則」により、電流が流れている電線の周りには磁界が発生する。ここで磁力線の向きは電流の方向に対して右ネジのように円形に回る方向である。
電流は電子の流れであり、電子の流れる方向は電流と逆であるから、磁力線の向きは電子の流れに対しては左ネジの方向ということになる。
 ただし、これらの電子は導線の金属原子の中にとらえられている電子ではなく、原子間を自由に動き回ることができる「自由電子」である。したがって、電磁石の磁界・磁力は電荷を持った粒子つまりマイナスの電荷を持った自由電子が動くことにより発生するということになる。

次は永久磁石の磁力の元は何かという話です。
もし皆さんがほかの人から“磁石の磁力の元は何ですか？”と聞かれたとき、はっきり答えることができるでしょうか。実は磁力の大元を詳しく知ろうとすると、大変むずかしい量子論を理解しなければなりません。そこで、本章では、100％とはゆきませんが、その答えの一部をできるだけわかり易く説明したいと思います。
はじめに、量子力学の内容ではなく、その結果としての大前提を受け入れてください。
それはどういうことかと言いますと、“磁力の発生の原因は電荷をもった粒子の運動”だということです。もう一度言いましょう。“磁力の発生の原因は電荷をもった粒子の運動”なのです。
まずは上図のように永久磁石ではなく「電磁石の磁力」について説明してみましょう。
これは少し前の章でお話をしたアンペールの右ネジの法則です。電流が流れている電線の周りには「磁界」が発生します。なお磁界は「磁場」とも呼んでいます。ここで「磁力線」の向きは電流の方向に対して右ネジのように円形に回る方向です。
電流は電子の流れであり、電子の流れる方向は電流と逆ですから、磁力線の向きは電子の流れに対しては左ネジの方向ということになります。
それではこれらの電子は何者かというと、導線の金属原子の中にとらえられている電子ではなく、原子間を自由に動き回ることができる自由電子です。したがって、”電磁石の磁界・磁力は電荷を持った粒子つまりマイナスの電荷を持った自由電子が動くことにより発生する”ということです。

このように電磁石の場合はその磁力については比較的わかり易いといえるでしょう。