ヒカル先生が教える磁気の不思議「磁界とは」

磁気の健康効果に魅せられたヒカル先生が、理科の先生になったつもりで磁気の基本をレクチャーします。磁力と磁力線、そして磁界とは?

うんちく話も満載、楽しく磁気の不思議を学びましょう。

ヒカル先生が教える磁気の不思議

フレミングの左手の法則こちらのサイト「磁気とカラダの保険室」をご覧になられた皆さんは、磁気が持つ健康効果を知って、思わず身近にある磁石を手に取ってしまったことがあるでしょう。

ヒカル先生はただいまパソコンに向かってこのコラムを書いておりますが、このパソコンの中にもある部品にも磁石は使われていますし、ヒカル先生の手帳型スマホケースの留め金も磁石です。

さらにヒカル先生の椅子の背もたれには、電磁石が組み込まれた電気磁気治療器がセットされています。

まぁ、この電気磁気治療器はともかくとしても、私達の身の周りに磁石は欠かせないものになっていて、至るところで使われています。

そんな身近で大切な磁石ですから、私達は義務教育の間に磁気について学びます。

「右ねじの法則」「右手の法則」、それに「フレミングの左手の法則」は磁気に関する有名な法則です。

これらは中学生の理科「電流と磁界」でバッチリ教わりましたよね。

皆さんちゃんと覚えていらっしゃいますか?

でもこの際だから正直言ってしまいましょう。大半の方はほとんど忘れていますよ。

ハッキリ言って、磁気の法則は日常生活でめったに使うことはありませんから、これは仕方ありません。

でもヒカル先生としては、磁気の基本である「磁力・磁界・磁力線」は覚えていて欲しいところです。

今回ヒカル先生は磁気うんちく話を交えながら説明していきますので、この機会に楽しく磁気の不思議を学びましょう。

なお「磁力・磁界・磁力線」を学ぶには、お手元に磁石と鉄製品があると分かりやすいですよ。

「磁力・磁界・磁力線」

磁力磁石を鉄に近づけると、ピタッとくっつきます。

これが鉄などを引き寄せる力「磁力」です。

しかし、鉄にピタッとくっつく磁石でも、ちょっと鉄から離せばくっつくことはありません。

磁力が届く範囲には限界があるということですが、この磁力が働く範囲を「磁界」と呼びます。

磁力と磁界

次に「磁力線」に移りますが、これはちょっとややこしいですから心してください。

磁石にはN極とS極がありますが、磁力線はN極からS極に流れています。

これが「磁界の向き」です。

地球も大きな磁石ですから下記のイメージ図で説明しましょう。

磁界の向き

※理科年表オフィシャルサイトより引用

黄色の線が磁力線ですが、中心にある大きな磁石のN極からS極に向かって伸びていますね。

そして宇宙空間にある小さな磁石のN極は、磁力線の向きと同じ向きを示しています。

小さな磁石はいわば方位磁針ですが、地球の磁力線の向きを感知して、常に北の方向を示しています。

ちなみに北は英語でNorth、南はSouthですので、北極がN極、南極はS極です。

しかし磁石のN極は南極に、磁石のS極は北極に向いていますよね。

これが磁力線の向きを考えるときにややこしくなる理由ですが、2つの磁石を用意すると分かりやすいです。

磁石はN極とS極が引き合い、N極とN極、S極とS極は反発します。

N極とS極

磁石と地球の場合、地球のS極である南極に磁石のN極が引き合います。

磁力線は磁力線が密集している部分ほど強くなり、極に近いほど強い磁力を発しています。

磁石の強さは残留磁束密度という単位で表され、テスラ(ミリテスラ)やガウスやで表示されます。

1テスラ=1000ミリテスラ=10000ガウスとなりますが、これも頭の片隅に入れておきましょう。

磁力が強い磁石は

磁石ヒカル先生の頭も少し疲れてきましたので、この当たりで磁気うんちく話に移るとしましょう。

固形の磁石は永久磁石と呼びますが、100円ショップで売っている磁石の多くは「フェライト磁石」です。

そして磁気ネックレスなど管理医療機器として使われる磁石の多くは「ネオジム磁石」です。

ネオジム磁石は地球上で最も強力な永久磁石であり、医療機器、ハイブリッドカーや精密機械等、幅広い用途に使われています。

でも、そんな強力なネオジム磁石であっても電磁石が持つ磁力・磁界には適いません。

電磁石の磁力はとても強く、リニアモーターカーの車体を浮かすほどですが、クレーン車に取り付けて重い建設資材を持ち上げることもできます。

そしてヒカル先生が毎度お勧めしている電気磁気治療器にも、電磁石が組み込まれています。

電磁石は強い磁力が特徴・メリットですが、電流を流した時だけ磁石になることがさらに便利性を高めています。

でも、電気が無いところでは磁石にならず、単なる重りになってしまう訳ですが・・・。

電磁石の構造は、鉄心(てっしん)にコイルを巻いて電流を流すことで磁力を発生させています。

磁力を強くする方法は下記の3つがあります。

1. 鉄心を太くする

2. コイルをさらに巻く

3. 電流を強くする

つまり理論上の限界はありませんので、磁力を高めようと思えばいくらでも可能です。

しかしながら、電磁石を入れる容器の大きさを超えてコイルを巻くことは出来ませんし、家庭用の電気は100Vか200Vの交流電気ですから、物理的な限界はありますね。

ちなみに電磁石を作ること自体は難しい技術ではありませんが、実用途に耐える電磁石を作るためには、やっぱり専門技術が必要です。

家庭用の交流電気でも電磁石の始動時は大きな電流が流れますので、発熱・発火する恐れもあります。

いくら手先が器用な方だとしても、ご自身で電気磁気治療器を作ることにチャレンジしてはいけませんよ。

まとめ

ギリシャいかがでしたか。

今回ヒカル先生は理科の先生になったつもりでコラムをお送りしました。

ヒカル先生の授業は「分かりやすくて面白い」と思っていただけましたら、とても嬉しいです。

 

ところで皆さん、磁石はいつ、どこで、どのように発見されたか気になりませんか。

これには諸説があるのですが、一説では5000年ほど前、ギリシャのマグネシア地方の岩石から偶然に見つかったと言われています。

鉄の杖を持った羊飼いが、地面に杖がくっつくことで磁石を発見したそうですが、これが本当かどうかはヒカル先生も疑問ではありますけどね。

また、地球が大きな磁石であることを発見したのは誰かというと、西暦1600年に「磁石論」を発表したウィリアム・ギルバートです。

方位磁針はギルバートの発見以前から使われていましたが、科学的に地磁気の存在を合理的に証明したギルバートは、近代物理学・近代天文学のパイオニアの一人です。

なお、磁気には「血行を促進しコリをほぐす」効果がありますが、これは固形の永久磁石でも電磁石の電気磁気治療器でも同様です。

ですが電磁石は磁力も強く磁界も広いですから、人体に働く作用は「永久磁石<電磁石」になります。

しかし、ここでひとつ注意があります。

磁気が及ぼす健康効果は間違いありませんが、その科学的研究は解明に至っていません。

磁力は強ければ強いほど健康効果が高い・・・という訳でもないのです。

この当たりは今後研究が進むにつれ、人体に効果的な磁力値が明らかになることを期待しましょう。

でも、人体はけっこうな厚みがありますから、体の深部まで磁力を届けるためには磁界の広い電磁石が必要なことは間違いありません

また磁気の効果は、体全体を磁界の中に入れるとより高まりますから、1台の電気磁気治療器よりも2台、3台と使った方がより効果的です。

これはヒカル先生が間違いない事実だとお約束しましょう!