エールステッドとアンペールによって
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1820年以前に知られていた磁気といえば、鉄の磁石や天然磁石が作り出すものしか知られていませんでした。しかし、このことは、デ
ンマークのコペンハーゲン大学に所属していたほとんど無名の自然科学教授、ハンス・クリスチャン・エールステッド(Hans
Christian Oersted)によって覆されました。
1820年にエールステッドは友人や学生のために科学実験を自宅で行いました。彼は、電流で電線が加熱されることを見せようと考えてい ました。また、磁気の実験も行おうと考え、木の机の下にコンパスを用意しておきました。 電流の実験をしていた時、エールステッドは、驚くべきことに電流を流すたびにコンパスの針が動くことに気づきました。彼は冷静を保ちな
がら実験を終え、その後数ヶ月の間、この新しい現象を理解しようと一所懸命努力を続けました。
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フランスのアンドレ-マリー・アンペール(Andre-Marie
Ampere)は、もし電線に流れる電流がコンパスの針に磁力を及ぼしているなら、このような2本の電線は磁気的に相互作用をするはずだと考えました。い
くつもの独創的な実験から、この相互作用は、(直線)電流が平行なら引き付けあい、電流が反平行なら反発しあうという単純で根本的な原理を彼は示しまし
た。2本の長い直線電流が平行に流れている時、この間に働く力は、距離に反比例しそれぞれに流れている電流の強さに比例することが分かりま
した。
(もし電流が任意の角度をなして流れていれば、この式はもっと複雑になります)。もっと複雑な形をしている電線に電流が流れている とき、それらの間に働く力を求めるには、微小な長さの電線に働く力をすべて足し合わせる必要があります。2本のまっすぐな電線の場合は、最終的な結果は上 に述べたように、R2に反比例するのではなく、Rに反比例することが分かります。] さて、ここから磁極の概念を導いてみましょう。電線を円状にまげて、ある一定の距離だけ離します(下図を参照してくださ
い)。 |
以上のことから、2種類の力は電流(または電気)と磁気に関係していることが分かりました。1864年、ジェームズ・クラーク・マク スウェル(James Clerk Maxwell)は、予想だにしなかった光速度の項を導入して、これらの2種類の力を巧妙に結び付けました。この結合の式から、光は電磁気的な現象である という発見がなされ、電波や相対論、現代物理の多くの発見へと続きました。
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エールステッドの実験を再現してみよう用意するもの:
急ぐ方は: ガウスと全球磁場モデル
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原著者: Dr.
David P. Stern
原稿更新日 2001年11月25日