直線電流の磁場計算機

直線導体を流れる電流は、導線を取り囲む磁場を生みます。観測距離に比べて導線が事実上無限に長い場合、対称性により磁場の大きさは電流、距離、透磁率だけで決まります。アンペールの法則から B = μ₀μrI / (2πr) が得られます。自由空間では比透磁率 μr はほぼ一であり、電流をアンペア、距離をメートルで表すと、数値的には B = 2 × 10⁻⁷ I/r に簡略化できます。 磁場は電流に比例します。電流を倍にすると、同じ距離での磁束密度も倍になります。一方、半径方向の距離には反比例し、距離を倍にすると磁場は半分になります。方向は導線を中心とする仮想的な円の接線方向です。右手の親指を慣用的な電流の向きに向けると、残りの指を曲げた向きが磁場の方向になります。電流を逆にすると方向は反転しますが、電流の大きさを用いる限り、表示される磁場の大きさは変わりません。 比透磁率は、周囲の線形媒質が真空と比べて磁場をどう変えるかを表します。通常の計算では空気を μr = 1 とみなします。より大きな透磁率や磁場依存の透磁率を持つ材料もありますが、この単純なモデルは均一・線形・等方的な媒質を仮定します。強磁性体の透磁率は磁場強度、過去の磁化、温度、形状に依存するため、値の使用には注意が必要です。計算機は真空での結果に入力した比透磁率を掛け、比較しやすいようテスラとマイクロテスラの両方で表示します。 無限長導線の近似は、直線導体が観測距離の何倍もの長さで両方向に延びているときに適しています。端部、曲がり、帰路導体、有限長の線分付近では、実際の形状に基づくビオ・サバールの法則がより正確です。また、細い導線を仮定するため、距離は中心軸から測り、通常は導体半径より大きくする必要があります。近くの電流が作るベクトル磁場は含みません。SI 単位を統一し、センチメートルは入力前にメートルへ換算してください。形状の仮定に注意すれば、電磁気学の演習、母線の概算、センサー配置の検討、実験用導体周囲の磁場の桁の確認に役立ちます。