磁場（Magnetic Field）— 磁束密度 B・テスラ・磁力線・電流との関係

磁場は電流や磁石のまわりに生じる「力の場」であり、別の電流・磁石・動く電荷に対して力を及ぼす。電場（tech-318）が静止した電荷を源とするのに対し、磁場は**動く電荷（電流）または磁気双極子（磁石）**を源とする。この二つの場は電磁気学の中で深く結びつき、マクスウェル方程式（tech-331）によって統一される。情報カットオフ 〜2025-08、confidence: medium 固定。

磁束密度の定義と単位

磁場は「磁束密度（magnetic flux density）」として定義され、記号 B、単位は テスラ（T） を用いる。

1 T = 1 kg/(A·s²) = 1 V·s/m²

磁束密度 B は「単位面積を垂直に貫く磁束の量」を表すベクトル量だ。日常的に接する磁場の強さの目安：

磁場の強さを表す別の量として「磁場の強さ H」があり、単位は A/m。B と H は真空中では B = μ₀H（μ₀: 真空の透磁率 ≒ 4π×10⁻⁷ T·m/A）の関係にある。媒質中では B = μH（μ: 透磁率）となる。

磁力線の性質

磁場はベクトル量のため、向きと強さを同時に表現するために磁力線（magnetic field lines）を用いる。

磁力線の重要な性質：

1. 方向: 磁石の外部では N 極から出て S 極に向かう。内部では S 極から N 極に戻り、閉ループを形成する。
2. 閉ループ性: 磁力線は必ず閉ループを形成し、途中で始まったり終わったりしない。「単独の磁荷（磁気モノポール）が存在しない」ことを意味し、マクスウェル方程式のガウスの法則（磁場）として定式化される。
3. 密度と強さ: 磁力線が密集している場所ほど磁場が強い。
4. 交差しない: 任意の点で磁場の向きは一つだけ。

電流と磁場の関係

電流（動く電荷）は必ず周囲に磁場を生じる。これはアンペールの法則（tech-327）として定式化される。

• 直線電流: 導線の周囲には、電流を中心とした同心円状の磁場が生じる。向きは右ねじの法則で決まる（電流の向きに右ねじを進めると、ねじの回転方向が磁場の向き）。
• ソレノイド: 多重巻きコイル内部では均一な磁場が形成され、強さは B = μ₀nI（n: 単位長さあたりの巻数、I: 電流）で与えられる。

磁場が及ぼす力

磁場 B の中で速度 v で動く電荷 q は力を受ける（ローレンツ力、tech-328）。

F = qv × B

この力は v と B の両方に垂直な方向に働く。磁場は電荷の速さを変えず、向きだけを変える（磁場は仕事をしない）。磁場の中に電流が流れる導線を置くと F = IL × B の力が働き、これがモーターの動作原理となる。向きはフレミングの左手の法則（tech-329）で確認できる。

磁性体の種類

磁場の源は二種類ある。一つは巨視的電流（コイル・導線）、もう一つは原子・分子レベルの磁気双極子（電子スピン）。これらが揃う物質が強磁性体（鉄・コバルト・ニッケルなど）であり、恒久磁石を作れる。

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