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磁界の強さ、磁束密度

SI 単位では、 磁界の強さ (magnetic field strength) の単位としては A/m (アンペア毎メートル) が、 磁束密度 (magnetic flux density) の単位としては T (テスラ; T = Wb/m2) が用いられる。

磁束密度 B [T] と磁界の強さ H [A/m] は、

B = μ H = μr μ0 H
の関係を持つ。 ここで、μ0 は真空の透磁率で、
μ0 = 4π×10-7 [H/m]
また μr は媒体の比透磁率であり、空気やその他の非磁性体では、
μr ≒ 1
である。

従って、真空中や空気中では、

B [T] ≒ 4π×10-7 H ≒ 1.257×10-6 H [A/m]
H [A/m] ≒ B / (4π×10-7) ≒ 0.7958×106 B [T]
となる。
Note:
B [T] = μ [H/m] H [A/m] は左辺と右辺の単位が合わないように見えるかも知れないが、
[T] = [Wb/m2] = [kg˙s-2˙A-1]
[H] = [Wb/A] = [V˙s/A] = [kg˙m2˙s−2˙A−2]
であるので、 [H/m]˙[A/m] = [(Wb˙A-1˙m-1) ˙ (A˙m-1)] = [Wb/m2] = [T]
あるいは
[H/m]˙[A/m] = [(kg˙m2˙s−2˙A−2/m) ˙ (A/m)] = [kg˙s-2˙A-1] = [T] のようになる。

古い CGS システムでは、磁束密度の単位としてガウス (G) が、 磁界の強さの単位としてエルステッド (Oe) が用いられていたが、 これらは、それぞれ、

1 G = 10-4 T = 0.1 mT
1 Oe = 1000 / (4π) A/m ≒ 79.58 A/m
の関係を持つ。

真空中や空気中での T、G、A/m、Oe の換算
磁束密度 B 磁界の強さ H
0.1 μT 1 mG 0.07958 A/m 1 mOe
1 μT 10 mG 0.7958 A/m 10 mOe
1.257 μT 12.57 mG 1 A/m 12.57 mOe
0.1 mT 1 G 79.58 A/m 1 Oe
1 mT 10 G 795.8 A/m 10 Oe
1 T 104 G 795.8 kA/m 104 Oe

透磁率が大きい物質 (例えば、鉄、ニッケルなど) は強磁性体と呼ばれ、 そのような物質の中では、同一の磁界の強さに対する磁束密度が 真空中や空気中 (そしてその他の非磁性体中) のそれよりも高くなる。 このため、透磁率の高いコアを用いたコイルでは 空芯コイルよりも大きなインダクタンスが得られるが、 そのようなコイルはコアの磁気飽和 (磁束密度の上昇に伴う ΔB/ΔH の低下) の影響を受け、 電流が高くなるとインダクタンスが低下するという特性を持つようになる。

by Tom Sato, 2008-06-14