電磁気学/単位の話

(1884d) 更新


電磁気学/場の概念

MKSA有理単位系

基本

  • 長さ M : \mathrm{m}  = meter ← ギリシャ語の「寸法」が語源 (参照)
  • 質量 K : \mathrm{kg}  = gram ← ラテン語の「小さな(おも)り」が語源 (参照)
  • 時間 S : \mathrm{s}  = second ← ラテン語の「1時間を 2回目に 1/60した長さ」が語源 (参照)
  • 電流 A : \mathrm{A}  = Ampere ← 人名 アンドレ=マリ・アンペール から取られる (参照)

人名から取った単位は大文字で、それ以外は小文字で書く。

組み合わせ(力学)

  • 速度: \mathrm{m/s}
  • 加速度: \mathrm{(m/s)/s}=\mathrm{m/s^2}
  • 力: \mathrm{N=kgm/s^2} f=ma
    • 1\,\mathrm{N} は約 100\,\mathrm{gf}
  • エネルギー: \mathrm{Nm=kgm^2/s^2}
    • 1\,\mathrm{cal}=4.184\,\mathrm{J} 400\,\mathrm{g} の重りが 1\,\mathrm{m} 落ちるエネルギーで水 1\,\mathrm{g} 1\,\mathrm{K} 上昇させられる

組み合わせ(電磁気)

  • 電荷: \mathrm{C=As} ← 1A の電流が 1s に運ぶ電荷量

1 m 離して置かれた 1 C 同士には、

F&\approx 9\times 10^9\,\mathrm{N}\\ &\approx 10^9\,\mathrm{kgf}\\ &=10^6\,\mathrm{t}\\

の力がかかる

これは 1\,\mathrm{km}\times 1\,\mathrm{km}\times 1\,\mathrm{m} のプールの水の重さに匹敵する

単三型充電池 良い物で 2700\,\mathrm{mAh}\sim 10\,\mathrm{kC} くらい取り出せる

  • 電場: \mathrm{N/C=V/m} ← (電場) x (電荷) = (力)
  • 電位: \mathrm{J/C=V} ← (電位) x (電荷) = (エネルギー)

単三充電池 10\,\mathrm{kC}\times 1.2\,\mathrm{V}=12\,\mathrm{kJ}=3.6\,\mathrm{kcal}

  • 磁束密度: \mathrm{N/Am=Weber/m^2=T}
  • 磁束: \mathrm{Tm^2=Weber=J/A=Vs} ← (磁束密度) x (面積)

磁束密度

  • 10^4\,\mathrm{Gauss}=1\,\mathrm{T}
  • ピップエレキバン 80\sim180\,\mathrm{mT}
  • ネオジム磁石 500\,\mathrm{mT}
  • 超電導磁石 (NbTi) \sim 10\,\mathrm{T}
  • 超電導+常伝導 ハイブリッド電磁石 \sim 50\,\mathrm{T}
  • 電磁濃縮法によるパルス磁場 \sim 500\,\mathrm{T}
  • 地磁気@つくば 0.03\,\mathrm{mT}

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