磁力って目に見えないからわかりにくいなぁ
そうだね。磁力（電磁力）は苦手な人も多いと思うよ。
今回は、電磁気学の基本的な概念である、磁荷や磁界について説明するよ。
１．磁極と磁気量（磁荷）
棒磁石を砂鉄に近づけると、先端にたくさん集まるのを見たことがないでしょうか？
棒磁石のくっついたり離れたりする力は、先端が最も強くなっています。
このような力が最も強い部分を磁極といいます。
この磁極の強さを、磁荷(磁気量)という粒で表現します。
磁荷は実際には存在しませんが、概念を理解するために、あるものとして考えます。
磁荷（磁気量）は記号 \(m\) で表し、単位は \(Wb\)（ウェーバー）です。
磁荷は単独では存在せず、プラスとマイナス（磁石で言うNとS）がセットで存在します。
2.磁界（磁場）と磁力（磁気力）
（１）磁気のクーロンの法則
磁石が鉄などをひきつけるときに働く力を磁力（磁気力）といいます。
磁力の働く空間のことを磁界（磁場）といいます。
磁界の記号は \(H\) 、単位は \(A/m\) （アンペア毎メートル）または \(N/Wb\)（ニュートン毎ウェーバー）で表します。
磁力には斥力と引力があり、同じ極の磁荷は反発し合い（斥力）、異なる極の磁荷は引きつけ合い（引力）ます。
このときの磁力の大きさは2つの磁荷の積に比例し、距離の二乗に反比例します。
これを静電気のクーロンの法則に対して、磁気のクーロンの法則といいます。
磁荷 \(k_m\) は比例定数 \([N･㎡/Wb^2]\) であり、計算では \(km=\displaystyle\frac{1}{4}πμ\) を使います。
この比例定数は真空中では\(6.33×10^4\)となります。
（２）透磁率
透磁率とは物質により異なる磁気の通りにくさ（磁化しやすさ）を表します。
記号は \(μ\)（ミュー）で表し、単位は \(H/m\)（ヘンリー毎メートル）です。
例えば、透磁率が高い物質（強磁性体）の代表は鉄やニッケルです。
鉄は磁石にくっつくので磁化しやすいことがイメージできると思います。
真空の透磁率は \(μ_0\) で表し、計算では \(μ_0=4π×10^{-7}\) を使います。
真空の透磁率を基準として、どのくらい磁化されやすいかを示したものを比透磁率といいます。
比透磁率は空気中では \(1\)とします。
（３）磁界で働く磁力
磁界の強さ \(H\) は \(+1\ [Wb]\) の磁荷が受ける磁力 \(F\) と定義されています。
\(+1\ [Wb]\) の磁荷の場合は、\(F=1×H\ [N]\)となるため、\(+m\ [Wb]\)の磁荷の場合は\(F=mH\ [N]\)となります。
（４）磁力線密度＝磁界の強さ
点磁荷からは磁力線という想像上の線が出ていると考えます。
透磁率 \(μ\) の点磁荷 \(m\) から出る磁力線の本数は以下のように求めます
磁力線はN極から出てS極に吸い込まれていくように見えます。
途中で途切れたり交わることはありません。
磁力線の向きは棒磁石の周りに方位磁針を置いてその針の向きからわかります。
点磁荷の周りの半径 \(r\) の球体の空間を考えると、その空間の磁力線密度が求められます。
そして、この磁力線密度 \(\displaystyle\frac{N}{A}\) は磁界の強さ \(H\) と一致します。
なぜかというと
さきほどの「磁気のクーロンの法則」と「磁界で働く磁力」の２つの式をまとめます。
① \(F=k_m・\displaystyle\frac{m_1m_2}{r^2}\ [N]\)（磁気のクーロンの法則 \(F\)）
② \(F=mH\ [N]\)（磁界で働く磁力 \(F\)）
比例定数 \(k_m\) は \(\displaystyle\frac{1}{4}πμ\)なので
\(mH=\displaystyle\frac{1}{4}πμ・\displaystyle\frac{m_1m_2}{r^2}\)
磁荷 \(m_1\) と \(m_2\) を同じ大きさの磁荷 \(m\) とすると
\(H=\displaystyle\frac{1}{4}πμ・\displaystyle\frac{m}{r^2}\)
\(=\displaystyle\frac{m}{4πμr^2}\)
となり、上の磁力線密度の式と一致します。
３．クーロンの法則まとめ
以上が、磁気学の基本的な概念である、磁荷（磁気量）、透磁率、磁界の強さ、などの説明です。
以下に磁気のクーロンの法則についてまとめます。