主な相違点 – 磁束と磁束密度

磁気学では、磁界の振る舞いや影響を説明するために、磁束、磁束密度、磁界強度など、いくつかの物理量が用いられます。

これらの用語を同じように使う人もいます。

しかし、これらの用語は異なる特定の意味を持っています。

磁束と磁束密度の主な違いは、磁束がスカラー量であるのに対し、磁束密度はベクトル量であることです。

磁束は、磁束密度と面積ベクトルのスカラー積です。

ここでは、磁束と磁束密度についてわかりやすく説明します。

磁束とは

磁束は、磁性において重要なスカラー量です。

通常、磁場は磁力線によって可視化される。

磁場の大きさは、磁力線の密度で表される。

磁力線の矢印は磁場の向きを表している。

磁力線から見ると、ある面を通る磁束は、そこを通る磁力線の総数に正比例する。

しかし、磁力線は空間上の実線ではありません。

移動する荷電粒子や磁性体の磁気的影響を説明するための簡単なモデルとして使われる架空の線に過ぎない。

一定磁場中の磁束は、数学的にɸ = B.S.と表すことができる。

ɸはベクトル面を通る磁束、Bは磁束密度、Sは面の面積です。

言い換えれば、与えられた表面積を通る磁束は、磁束密度と面積ベクトルのスカラー積（内積）に等しくなります。

より一般的には、磁束はɸ = ∫∫ B.dS.と表すことができる。

任意の閉曲面を通る磁束がゼロであることは容易に示すことができる。

しかし、開放面を通る磁束はゼロにも非ゼロにもなりうる。

導電性ループを通過する磁束が変化すると起電力が発生する。

この現象は、発電機の基本的な動作原理です。

ファラデーの誘導の法則により、変化する磁束によって導電性ループに誘起される起電力の大きさは、ループと連動する磁束の変化率に等しいとされています。

磁束密度とは

磁束は「磁気誘導」とも呼ばれ、磁気に関するもう一つの重要な量です。

磁束密度は、磁界の方向に垂直に置かれた単位面積を通る磁束の量と定義されます。

ベクトル量であり、通常Bで示される。

磁束密度のSI単位はテスラ（T）です。

磁束密度のSI単位はテスラ（T）、磁束密度のC.G.S単位はガウス（G）で、1テスラは10000Gに相当するので、特に弱い磁束密度を扱うときによく使われる。

The magnetic flux density at a given point (δB^→), produced by a current element is given by the Biot- Savart equation. It can be expressed as 

ここで、Iは電流、δl→は無限小の大きさを持つベクトル、rˆはrの単位ベクトルです。

電流を流す電線の磁束密度は、電線の形状、電流の大きさと方向、磁束密度を求める点の位置など、いくつかの要因に依存する。

Biot-Savartの法則は、それらすべての要素を組み合わせたものです。

つまり、電流が流れる電線から、任意の点での磁束密度Bを計算することができます。

物質媒体中の磁束密度（B）は、その媒体の透磁率（μ）×磁界の強さ（H）に等しくなります。

B=µHで表される。

強磁性体の透磁率は、印加する磁界の強さが大きくなると、ある値まで増加する。

その後、さらに磁界の強さが増すと減少する。

そのため、磁束密度も飽和状態に近づき、さらに磁界の強さが増すとB=μHの式に従って減少する。

この現象は磁気飽和と呼ばれる。

磁束と磁束密度の違い

で表されます。

磁束のこと。

磁束はφBまたはɸで表される。

磁束密度。

 磁束密度をBとする。

SI単位。

磁束。

SI単位はウェーバー(Wb)。

磁束密度。

SI単位はWbm-2、テスラ(T)。

数量の性質

磁束。

磁束はスカラーです。

Magnetic flux density: Magnetic flux density is a vector.