平行電流間の力(アンペールの法則)計算ツールの使い方
平行電流間の力 計算ツールは、電磁気学(アンペールの力の法則)に基づき、平行に配置された2本の直線導線(電線やブスバーなど)に電流が流れた際に生じる電磁力(ローレンツ力・磁気力)を求めるオンライン計算ツールです。
- 電流 I₁ と I₂ を入力 — 導線1および導線2に流れる電流値を入力し、単位(A、mA、kA)を選択します。
- 導線間距離 d を入力 — 2本の導線(中心間)の距離を入力し、単位(m、cm、mm)を選択します。
- 導線の長さ L を入力 — 力を評価する導線の長さを入力します。
- 計算結果の確認 — 平行電流間の力 計算ツールが単位長さあたりの力 $F/L$(N/m)、総電磁力 $F$(N)、および力の向き(引力または斥力)を即座に表示します。
計算式と理論背景 - 平行電流間の力 計算ツール
平行電流間の力 計算ツールでは、長直線導線に関するアンペールの力の法則(Ampere’s force law)を適用しています。
単位長さあたりの力: F/L = (μ₀ × I₁ × I₂) ÷ (2π × d)
総電磁力: F = (F/L) × L
| 記号 | 物理量 | SI単位 |
|---|---|---|
| F/L | 単位長さあたりの電磁力 | N/m (ニュートン/メートル) |
| μ₀ | 真空の透磁率 | 4π × 10⁻⁷ N/A² |
| I₁, I₂ | 導線1および導線2の電流値 | A (アンペア) |
| d | 導線中心間の距離 | m (メートル) |
| L | 導線の有効長 | m (メートル) |
| F | 導線全体に働く総電磁力 | N (ニュートン) |
電流の向きと力の方向
- 同方向の電流(Same direction): 磁場が打ち消し合い、導線同士が引き合う**引力(Attractive Force)**が発生します。
- 反対方向の電流(Opposite direction): 磁場が重なり合って強まり、導線同士が押し広げられる**斥力・反発力(Repulsive Force)**が発生します。
この原理は歴史的に国際単位系(SI)における「アンペア(A)」の定義の根拠としても使われていました。
平行電流間の力 計算ツールの活用事例
- 受変電設備・ブスバー(母線)の短絡電磁力計算 — 送配電盤や変電所内の平行ブスバー(母線)で事故短絡電流(大電流)が流れた際に生じる大きな機械的応力・電磁力を試算し、支持固定材料の強度を設計します。
- ケーブルラック・平行配線の固定 — 大電流を流す高圧ケーブルや配線ダクト内で同方向に流れるケーブル同士の引き合い・変形防止策に役立てます。
- 電磁気学・物理実験の学習 — 電流の大きさと距離、および透磁率定数 μ₀ が電磁力に与える影響(逆二乗的変化)を実験・講義で確認できます。
平行電流間の力(アンペールの法則)計算ツールを活用して、正確な電磁力算定や設備設計にお役立てください。