• ベストアンサー
※ ChatGPTを利用し、要約された質問です(原文:電流の周りに電磁場が発生する理由とエネルギー保存)

電流の周りに電磁場が発生する理由とエネルギー保存

tetsumyiの回答

  • tetsumyi
  • ベストアンサー率26% (1855/7080)
回答No.2

電磁波という形で散逸してると考えて良いです。 これは真空中の透磁率としてエネルギーが拡散している状態でコイルが電力を消費します。 少し見えている鉄棒が中を通る場合は鉄の透磁率としてエネルギーが受け渡されることになります。

dededeheika
質問者

補足

御回答ありがとうございます。 今回の件とは別の話かもしれないですが、超伝導コイルは永久電流が流れ続け減衰しないと聞きます。超伝導は電気抵抗がゼロだから電流が減衰しませんが、電流が流れ続けてるだけで電磁波としてエネルギーが散逸するのであれば、ジュール熱が無くても電流が減っていくのではないでしょうか。

関連するQ&A

  • 光(電磁波)の発生と伝搬の具体的な機構について

    光(電磁波)の発生と伝搬の機構を具体的に教えてください。 一応私的な考えを述べておきます。物理法則に明確に反する点がありましたらご指摘ください。 知りたいのは具体的な機構ですので、数学的抽象的概念は不要です。 間違いの指摘につきましては、素電子の存在という仮定を受け入れた上でお願いします。仮定を受け入れられない方は回答をご遠慮ください。 素電子については過去の質問 https://okwave.jp/qa/q9565848.html https://okwave.jp/qa/q9560257.html を参考にしてください。 空間は素電子プラズマで満たされている。素電子プラズマは、光を伝搬させ、物質を生み出し、重力と質量を発生させる。 (1) 電子の赤道周囲は電場になっており、電場を形成する素電子の自転軸は電子を中心に放射状に並んでいる。 (2) 電子が紙面奥に動くと、その影響で素電子の自転軸が90度回転して同心円上に並び、電場aは電磁場になり、その場に取り残される。 (3) 素電子の自転軸が更に180度回転してa の磁場が反転する。電磁場aは陰電素を画面奥から手前に吸い込む。電磁場aに吸い込まれた陰電素は、電気斥力で反対方向に分かれて電流b,cになる。電流cは電場dを生成する。 (4) 電磁場aは電流b,cにエネルギーを奪われ、電磁気力が減衰して崩壊する。b,cは磁気力で閉じて環電流になる。dは電磁場になる。 (5) dの磁場が反転する。電磁場dは環電流cを減衰させつつ電流eを生成する。電流eは電場fを生成する。 (6) b,cは流れが止まり、磁気張力で収縮する。電磁場dは電流c,eにエネルギーを奪われ、電磁気力が減衰して崩壊する。eは環電流にfは電磁場になる。 (7) b,cは電気斥力で破裂崩壊する。fの磁場が反転する。電磁場fは環電流eを減衰させつつ電流gを生成する。電流gは電場hを生成する。 光の構成要素は電場と磁場ではなく環電流と電磁場であり、光電効果は、電子が、電磁場によって移動させられる現象である。

  • 電磁波エネルギーと電磁場エネルギー密度の違いは?

    電磁波が持つエネルギーを調べていましたら、以下の2つが見つかりました。 式が異なりますので、物理的な意味の違いと、2つの関連性について教えていただけないでしょうか。 (1)電磁波エネルギー: E=hν  h=プランク定数、ν=周波数 (2)電磁場のエネルギー密度: u=1/2 (εE^2 + μH^2)  ε:誘電率、μ:透磁率、E:電場の強度、H:磁場の強度 宜しくお願い致します。

  • 電磁波のエネルギー密度

    図のような電磁波が伝搬しているとき、 電磁波のエネルギー密度が最大値になるのは、 電場と磁場の振幅が最大になるときでしょうか? その場合、振幅の減少と共に失うエネルギーは何に変換されるのでしょうか? 電磁波のエネルギー保存について疑問に感じたので質問させていただきました。

  • 電磁波の変化はエネルギーの変化?

    電磁波について調べていると、「電場と磁場の変化」という言葉が出てきますが、この「電場と磁場の変化」とは、 「電場の強さ・電束密度・磁場の強さ・磁束密度」の変化 のことですか? だとしたら、それはエネルギーの変化と考えても良いですか?

  • FDTDを用いた電磁解析における、電流源を使った場合のエネルギー保存則(ポインティングの定理)

    FDTDで点電流源を使った電磁界シミュレーションをしています。 その場合、電磁場のエネルギー保存則(ポインティングの定理)がどうなっているのかを知りたいです。 FDTDはマクスウェルの方程式を厳密に解いているので、その変形であるポインティングの定理(1式)を満たすのは当然だと考えられます。 ∫(E×H)・i dS=-∂/∂t (We+Wm)-P-P0 (1) 左辺は面積分、iは表面Sに垂直な単位ベクトルです We=∫(1/2)*ε|E|^2 dv (体積分) (2) Wm=∫(1/2)*μ|H|^2 d  (体積分) (3) P=∫σ|E|^2 dv (体積分) (4) P0=∫E・J0dv    (体積分)(5) J0は電流密度ベクトル、E,Hもベクトル、σは伝導率です。 (2),(3)式は空間に蓄えられる電磁場のエネルギーを表し、(4)式はジュール損(損失媒質による)を表します。 そして、(5)式は電流源の電流J0の値と電場の値により左辺の閉空間Sを貫くポインティングベクトルが変化することを表しています。 この式(5) への疑問なのですが、 1.電流j0と電場Eはベクトルなので(5)式自体が正も負も取り得ます。空間に存在する電磁場エネルギーWeとWmが一定の場合、1式の右辺第1項は無視できると考えられます。 さらにジュール損が無ければ、閉空間の外へ出て行くエネルギーである1式の左辺は正も負も取り得る事になってしまいます。 この場合電流源をソースとした場合、外側に行くエネルギーと内側にいくエネルギーがあり得てしまうのですが、それでは点光源のイメージ(点光源から外側にエネルギーが流れていくこと)と一致しません。 これはどう考えればいいのでしょうか?ソース(源)なのに(5)式のあり方で、ソースからの放射電磁波は外側に行くことも内側にいくこともありえるのでしょうか。 備考ですが、J0はシミュレーションを行う場合、入力として初めから決まっています。それに対して電場であるEは、計算領域にある構造によって変化していることが考えられます。 よってEは出力です。つまりEベクトルとJ0ベクトルの内積は必ずしも正ではないと考えられます。 2. (1)式の最後の項に負の符号がつく物理的な意味はないのでしょうか?(1)式はマクスウェルの方程式を変形しただけなので、符号が変わることはどんな状況でもあり得ないと思います。 FDTD,エネルギーの保存、電流源、これらのことを理解しないと次に進めません。非常に困っています。 出来れば、そのことが詳しく書かれている論文、教科書があれば教えてください。

  • 電磁場と重力場について

    電磁気を勉強していて磁場というものは電場に相対論的効果(電流の電荷密度のローレンツ収縮)を加味することで理解できることが分かりました。一方重力場についても同様の考えが通用するので、重力場にも力が物体の速度と関係するような、磁場に対応する場が必要そうな気がするのですが、なぜそのような新たな場を考える必要がないのでしょうか?一般相対性理論の時空の幾何学の中にその効果が取り込まれているからでしょうか?もしそうであれば、電磁場についても同様に時空の幾何学の中に磁場を取り込むことがてきそうな気がします。電磁場と重力場の扱いの非対称性が気になったので質問しました。御教授ください。

  • 直線電流の周りの電場

    基本的なことである気がしますが、調べても考えても分からないので質問させていただきます。 直線電流のまわりの磁場を求める問題は、アンペールの法則を使う例題としてよくありますよね。では、直線電流のまわりの電場はどうなっているのでしょうか? 導線の中には電荷が存在しますから、それによって導線から放射状に電場があるのでしょうか?それとも電荷が動いている分、電場の形が変わるのでしょうか? マクスウェル方程式を使って考えてみたのですが、自分の力では divE=0 と ∂E/∂t=0 ということしか分かりませんでした。 どうかよろしくお願いします!!

  • 変圧器

    二つのコイルの自己誘導、相互誘導を考慮した変圧器でのエネルギー保存についての疑問です。 1次コイルに交流電源と抵抗をつなぎ、2次コイルは導線でつないだとします。 このとき、2次コイルではジュール熱の発生がなく、1次コイルでのみ発生するジュール熱が電源のした仕事に等しい、と教わりました。1次コイルに流れる電流が増加する間にジュール熱に加えて磁気エネルギーが蓄えられるはずですが考えなくていいのでしょうか。そうだとすればそれはなぜですか?

  • 電流と電磁場の関係

    電流とは電荷(電子)の動きで、電子の動きは電磁場の動きに促された結果だというように認識していました。でも、導線が接触した時に遥か離れた発電所から光速で電磁場がそこに到着する理由が分かりません。どうして電磁場はそれを感知するのでしょうか。 あるひとは、電子がところてんのように長い銅線内をぐい、といっきょにずれるのだ、といいましたが、それだって自由電子同士が(まったく自由ではなく)剛体のようにひとつになっていないと実現しない芸当ではないかとも思えます。 逆に、スイッチが切れたときは電子が止まり、それを電磁場が感知して光の速さで逆に情報伝達するのかも知れないとは思います(これは想像できそうです)が、慣性はないのでしょうか? 詳しい方、ご教授ください。 何か難しい理論、あるいは高等数学があるのでしょうか?

  • 電波(電磁エネルギー)が放射されると、アンテナの電流はどうなる???

    お世話になります。 どうしても分かりません。詳しい方、教えてください。 <今の私の理解・・> 垂直偏波の半波長ダイポールアンテナ(定在波型アンテナ)は、アン テナ上下の先端に向け給電部から電流が供給され、先端が開放されて いるため、先端まで到達すると、前進波と同様の振幅を持つ反射波が 給電部に向け進む。結果的に「アンテナの先端が節」「給電部が腹」 となる定在波ができる。 電流がアンテナに流れると電流に応じて磁界が発生し、さらにその磁 界の変化に応じて電界ができ・・・と電波が伝搬していくことはイメ ージできます。 <分からないこと・・> 1 アンテナの先端で進行波が反射し給電部に戻る(定在波が立つ)   とうことは、給電部に電流が戻るということ?無線機は壊れない? 2 放射される電磁エネルギーはどこから生まれる?エネルギー保存   則?のようなものを考えると、電流のエネルギーが電磁エネルギ   ーとなる??そうなると、電流の振幅は小さくなる??綺麗な定   在波は立たない?何が減って、電磁エネルギーとなるのでしょう?    →単に、電流が行ったり来たりするだけではなにも電力を消費     していないように思えてしまいます。等価回路で考える「放     射抵抗」とは実アンテナではどのようなイメージなの?アン     テナ内の電流の流れにくさを表す? アンテナの勉強を始めましたが、アンテナの根本が分かりません。 どうか宜しくお願いします。