物理理科電磁気学・光学・天文学

暗記するしかない?「右ねじの法則」を理系ライターがわかりやすく解説

物理は決して暗記科目とは言えないが、基本的な定義は覚えるしかない。そして中には、その定義をした明確な理由がないものもいくつかある。「便宜上そう決めた」というパターン。例えば電流の向き。プラス→マイナスの向きも便宜上そう決めたもの。力=質量×加速度なのも、力をそういうものとして決めたから。

実は、右ねじの法則もこのパターンで、まるまる覚える系の内容なのです。しかし、右手や右ねじを使えば大して苦にはならない。理系ライターのR175と解説していく。

ライター/R175

関西のとある理系国立大出身。エンジニアの経験があり、身近な現象と理科の教科書の内容をむずびつけるのが趣味。教科書の内容をかみ砕いて説明していく。

1.電流と磁界の関係

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電流を流すと、その周りに磁界出来るということを、19世紀にマイケルファラデーが発見しました。

電流の向きを逆にすると磁界の向きも逆向きに、そして電流に近ければ近いほど磁界が強い。
磁界の強さは電流からの距離に反比例。

ここまで実験で明らかになります。

2.磁界の向き

電流の周りに磁界が発生。電流の向きを逆向きにすると磁界の向きも逆向き。さて、磁界の向きはどう定義しようか。

極論どっち向きでもいいわけです。

ただ、どうせ決められるならなるべく使いやすいように定義したいですね。

3.右ねじの法則

3.右ねじの法則

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磁界の向きは、数学的に扱いやすいような向きで定義されました。その結果こそが右ねじの法則。そう、磁界の向きありきで右ねじの法則が出来たのではなく、右ねじの法則ありきで磁界の向きを決めたが正しいのです。

電流の向きがねじの進む向きとすれば磁界はねじの回る向き。あるいは、右手の親指を電流の向きとすれば他4本の指が磁界の向き(右手の法則)。

また、磁界の向きはN極→S極の向き。N極は矢印と同じ向きでS極は矢印の逆向き。

右ねじ方向が扱いやすい理由

右ねじ方向が扱いやすい理由

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外積に対応

ベクトルAとベクトルBの外積ベクトルCの向きは、AをBに向かって回転させた時、右ねじが進む方向。数学の外積の定義と統一させておけば何かと便利。

\次のページで「電流と電子の向きは逆」を解説!/

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