磁気双極子モーメントとは?
磁気双極子モーメント m は、電流が流れるループやコイルなどの磁気源について、その強さと向きを表す量です。平らなコイルの場合、巻数・流れる電流・1巻あたりのループが囲む面積の積で求められます。SI単位はアンペア平方メートル(A・m²)です。本ツールは普遍的な物理量を扱うため、地域による制約はなく、あらゆる物理・工学の問題にそのまま使えます。
使い方
入力するのは3つの値です。コイルの巻数 N、導線を流れる電流 I(単位:アンペア)、そして1巻あたりのループ面積 A(単位:平方メートル)です。これらを掛け合わせ、磁気双極子モーメントを瞬時に算出します。半径 \(r\) の円形ループなら面積は \(A = \pi r^2\)、長方形ループなら 縦 × 横 で求められます。
計算式の解説
基本となる式は $$m = \text{N} \cdot \text{I} \cdot \text{A}$$ です。導線の1巻ごとに電流ループが1つ生まれるため、N巻あればその効果がN倍になります。モーメントは本来、右手の法則に従ってコイルの軸方向を向くベクトルですが、本ツールはその大きさ(スカラー量)を返します。このモーメントは、外部磁場 B 中でコイルが受けるトルク \(\tau = m \times B\) を決める重要な量です。
計算例
巻数 \(N = 100\)、電流 \(I = 2\,\text{A}\)、1巻あたりのループ面積 \(A = 0.01\,\text{m}^2\) のコイルを考えます。すると $$m = 100 \times 2 \times 0.01 = 2\ \text{A}\cdot\text{m}^2$$ となります。このコイルがモーメントに垂直な 0.5 T の磁場中に置かれた場合、受けるトルクは \(2 \times 0.5 = 1\ \text{N}\cdot\text{m}\) です。
よくある質問
結果の単位は何ですか? アンペア平方メートル(A・m²)で、磁気双極子モーメントのSI単位です。
ループの形状は結果に影響しますか? 影響するのは囲む面積 A だけです。円・正方形などどんな形でも、面積が同じなら同じモーメントになります。
1巻きだけの場合はどうすればよいですか? \(N = 1\) とすれば、式は \(m = \text{I} \cdot \text{A}\) に簡略化されます。