電場(E)と磁場(B)の基本
電場(E)と磁場(B)は、電磁場の二つの相互関連する構成要素です。電磁場は、電荷や電流に電気的及び磁気的な力が作用する空間の領域です。これらの場は、電磁波の挙動と電磁気学の研究において重要な役割を果たします。
電場(E)について
電場は、他の電荷の存在によって生じる荷電粒子が経験する力を表すベクトル場です。空間のある点での電場は、その点に置かれた正の試験電荷に作用する単位電荷あたりの力として定義されます。電場の強さと方向は、電荷の分布とそれらの相対的な位置に依存します。電場は、静電荷、変化する磁場、またはその両方によって生成されます。電場の単位はニュートン毎クーロン(N/C)またはボルト毎メートル(V/m)です。電場は、正の試験電荷が経験する力の方向を指す線として表され、線の密度が場の強さを示します。
磁場(B)について
磁場は、移動する荷電粒子や電流が磁場の存在下で経験する力を表すベクトル場です。空間のある点での磁場は、磁場線に垂直に移動する荷電粒子が作用する単位電荷あたりの力として定義されます。磁場の強さと方向は、電流の分布、磁性材料、および時間変化する電場に依存します。磁場の単位はテスラ(T)であり、これはニュートン毎アンペア・メートル(N/A·m)またはウェーバー毎平方メートル(Wb/m²)に相当します。磁場は、閉じたループを形成する線として視覚化でき、線の密度が場の強さを示します。
電磁波における電場と磁場
電磁波では、電場と磁場は互いに垂直に、そして波の伝播方向に対しても垂直に振動します。両方の場は、電磁波の挙動と物質との相互作用を理解する上で不可欠です。これは、通信システム、医療画像、エネルギー生成を含む科学技術の数多くの応用において基礎となります。