磁気モーメント計算機

磁気モーメントは、磁場の源が磁気双極子としてどの程度強く振る舞い、どちらを向くかを表す量です。定常電流が流れる単一の平面ループでは、大きさは μ = IA、すなわち電流とループが囲む面積の積です。SI 単位はアンペア平方メートル (A·m²) です。向きはループに垂直で、右手の指を慣用電流の向きに曲げると、親指が磁気モーメントベクトルの向きを示します。 外部磁場はループを回転させます。トルクの大きさは τ = μB sin(θ) で、θ は磁気モーメントと磁場のなす角です。両ベクトルが垂直なとき最大となり、平行または反平行ならゼロになります。この回転作用は可動コイル型計器、直流モーター、スピーカー、電磁気学の基礎実験で重要です。計算機は度で入力した角度を変換してから正弦関数を適用します。 同じ相互作用には位置エネルギー U = -μB cos(θ) があります。この基準では、磁場と同方向にそろうとエネルギーは負で最小、反平行では正で最大です。垂直な向きでは位置エネルギーはゼロでもトルクが最大となるため、拘束がなければループはすぐに回転しようとします。トルクとエネルギーは同じ磁気相互作用の相補的な側面を表します。 このページは単一の理想ループをモデル化します。同じ形の巻線が N 回密に巻かれたコイルでは、IA に N を掛けるか、巻数を扱う専用の磁気双極子モーメント計算を使用してください。面積は電流経路が囲む面積であり、線材の表面積や断面積ではありません。円形なら πr²、長方形なら幅と高さの積です。入力前に平方センチメートルを平方メートルへ、ミリテスラをテスラへ換算してください。一様磁場近似では、ループ全体で磁場の大きさと向きが同じと仮定します。変化する磁場内の大きなループ、磁性コア、不規則な形状、強く結合した系では、ベクトル積分や材料の実測データが必要な場合があります。この仮定の範囲内で、授業課題、実験計画、工学的な概算、単位確認に整合したモーメント・トルク・位置エネルギーを提供します。三つの結果を比較すると角度定義の誤りにも気づけます。角度はループ面ではなく、その法線方向のモーメントベクトルから測ります。