Helix World
電波の電界と磁界に関するつぶやき
− １１ 電流と磁界 −
− １０ 挿入光源 −
− ９ 電気と磁気の力 −
− ８ 参考図 −
− ７ 偏波と偏光 −
− ６ アンテナが発する磁界 −
− ５ 電流の様子 −
− ４ 電波の受信 −
− ３ 電波の生成 −
− ２ 電波は移動する磁界 −
− １ 王様は裸 −
2022/12/01
＜ １ 電流が磁界に変換される例 ＞
図１から図３は、「電波の生成」に前述したアンテナの中を流通する電流（電気エネルギ）が、
永久磁石のような磁界（磁気エネルギ）に変換されて 減少することを補足する図である。
図１（通過前）は、左方（電源）から磁気コアを貫通する導線に
パルス状の電流が流入する様子を示したもので、
図２（通過後）は、例えば ソフトフェライトのような 着磁しない 磁気コアを使用する場合で、
（当コアは、ヒステリシスによる損失が発生しないものとする。）
図３（通過後）は、例えば ハードフェライトのような 着磁する 磁気コアを使用する場合である。
（当コアは、ヒステリシスの大きな いわゆる磁石用のコアである。）
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導線が貫通するようなリング状の磁気コアを設けることで、導線を流れる電流は制限されて、
通過電流の様相が変わる一方で、一部の電流は反射されて左方（電源の方）へ戻るが、
図２のように、使用する磁気コアが着磁しないものならば、
パルス状の電流が磁気コアに入るときに、電流の前半は磁気コアに磁気エネルギとして蓄えられ、
通過して磁気コアを出るときに、蓄えた磁気エネルギを放出して電流の後半に付加される。
（電流が増加するパルスの前半では、電流が発する磁界の増加を抑え、
電流の増加を阻むようにコア内の磁気エネルギが増し（磁気エネルギを蓄え）、
電流が減少するパルスの後半では、電流が発する磁界の減少を抑え、
電流の減少を阻むようにコア内に蓄えた磁気エネルギを吐き出す。）
したがって、通過する電流は電気エネルギを維持したまま、低く伸びたパルス状になる。
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図３のように、使用する磁気コアが着磁するものならば、
パルス状の電流の前半の電気エネルギによって磁気コアを着磁して、磁気コアは永久磁石になる。
しかるに、パルス電流が磁気コアを出るときに、磁気エネルギが電気エネルギに戻ることはない。
したがって、磁気コアが着磁して磁気エネルギを獲得する一方で、
通過した電流は、当磁気エネルギに相当する電気エネルギを失い、減衰する。
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以上のように、電気エネルギと磁気エネルギは相互に変換されるものであり、
アンテナに電流が流れるときにも、電気エネルギが磁気エネルギ（磁界）に変換されて、
当磁気エネルギに相当する電気エネルギを失うことで、流通電流は順次減衰し、
アンテナを通過する過程で消滅する。
「電波の生成」に戻る。
＜ ２ 電気エネルギと 磁気エネルギ ＞
電気エネルギと磁気エネルギに着目するために、図４に「アンテナが発する磁界」に示した
ダブルリッジ式ホーンアンテナが発する電波（移動する磁界）の様子を 模式的に描いて示す。
（便宜的に、並行する２本一対の導線（平衡導線）および 方形導波管と、
磁界を一方向に出力する角錐ホーンアンテナを組み合わせた構成を示すが、
他のタイプの導線や導波管と、各種のアンテナを組み合わせる構成も、
電気エネルギが磁気エネルギに変換されることに関しては同様である。）
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図４において、電源から 並行する２本一対の導線を経由して 導波管を出るまでは、
伝搬する電子の移動（振動）によって生成される電流と 磁界が対になって移動しており、
移動する（運動する）電子が有する電気エネルギと、
移動する磁界が有する磁気エネルギが、一式になって 出力方向に伝搬される。
ホーンアンテナの中では、電流が開口に向かって減衰して消滅する一方で、磁界が増加して、
最終的には、電子が有する電気エネルギが すべて 移動する磁界による磁気エネルギに変換され、
磁気エネルギが空間に放出される。
ちなみに、一定の（変化しない）電流が流れる直流においては、
電子の移動と対になる導線の周囲に生成される磁界は、永久磁石のような磁界にはなるが
導線の周囲に留まって、移動しないので、上記のような伝搬する磁気エネルギにはならない。
つまり、直流においては、移動する電子、すなわち電流によって 電気エネルギが伝搬される。
上記のように、移動する電子が有する電気エネルギと 移動する磁界が有する磁気エネルギは、
可逆的であり、同等のエネルギであるので、
光速で移動する光や電波を含む電磁波（移動する磁界）には、質量がなくても、
質量を有する電子の運動エネルギと同等のエネルギを有すると考える。
そして、光速で移動する磁界の強さは、質量と同等の特性を有すると考える。
すなわち、質量のない電磁波は、移動する物体（質量 ｍ）が有する運動エネルギ Ｅｗ の、
Ｅｗ＝１/２ｍｖ＾2 （ｖ：速度 ）に対して、質量 ｍを 磁界強度に代替した、
Ｅｍ＝ 磁界強度 × ｃ＾2 （ｃ：光速 ）のような、
運動エネルギに相当する磁気エネルギ Ｅｍ を有すると考える。
「電波は移動する磁界」「アンテナが発する磁界」に戻る。
＜ 「挿入光源」・