磁気トルクとは?
じきとるく
磁気トルクとは、磁場の中に置かれた磁気双極子(磁石やコイルなど)が受ける回転力のことです。
磁気トルクは、外部磁場の中に磁気双極子が置かれたときに生じる回転方向の力(トルク)です。磁気双極子には棒磁石や電流が流れるコイル、さらには原子核や電子のスピンなども含まれます。
磁気双極子は「磁気モーメント」という量で表され、外部磁場と磁気モーメントの向きが一致していないとき、両者を揃えようとする回転力が働きます。この力の大きさは、磁気モーメントの大きさ・磁場の強さ・両者がなす角度のサインに比例します。角度がゼロ(平行)のときトルクはゼロになり、90度のときに最大になります。
磁気トルクが登場する具体的な場面は多岐にわたります。
- 電動モーター:コイルに磁気トルクが働くことで回転運動を生み出す
- コンパスの針:地球の磁場によって北を向くよう回転する
- MRI(磁気共鳴画像):水素原子核のスピンが強磁場中でトルクを受けて歳差運動し、画像信号を生む
- スピントロニクス:ナノスケールの磁気デバイスでスピン方向を制御する
磁気トルクの概念は電磁気学の基礎であり、家電製品から医療機器、最新の量子デバイスまで幅広い技術の根底にあります。
使い方・例文
電気モーターの内部では、コイルに電流を流すと磁場からの磁気トルクが生じ、シャフトを連続的に回転させる動力が得られます。
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