テスラ（単位）

テスラ
単位系	SI
単位	磁束密度
シンボル	T
名前の由来	ニコラ・テスラ
コンバージョン
1 Tで ...	...は...と等しい
SI基本単位	1 kg ⋅ s ^−2 ⋅ A ^−1
ガウス単位	≘10 ^4G ​

テスラ（記号：T ）は、国際単位系（SI） における磁束密度（磁場強度とも呼ばれる）の単位です。

1テスラは1平方メートルあたり1ウェーバーに相当します。この単位は1960年の国際度量衡総会で発表され、スロベニアの電気技師フランツ・アヴチンの提案により、セルビア系アメリカ人の電気・機械技師ニコラ・テスラに敬意を表して命名されました^{[ 1 ]}。

意味

$${\displaystyle \mathrm {T={\dfrac {Wb}{m^{2}}}} }$$

1クーロン（C）の電荷を帯びた粒子が、1テスラの磁場を垂直に1メートル毎秒（m/s）の速度で通過する場合、ローレンツ力の法則によれば、1ニュートン（N）の力が発生します。つまり、 $${\displaystyle \mathrm {T={\dfrac {N{\cdot }s}{C{\cdot }m}}} .}$$

SI組立単位であるテスラは、他の単位でも表すことができます。例えば、1平方メートルの表面を通る1ウェーバー（Wb）の磁束は、1テスラの磁束密度に相当します。^{[ 2 ]} つまり、 $${\displaystyle \mathrm {T={\dfrac {Wb}{m^{2}}}} .}$$

SI基本単位でのみ表すと、1テスラは以下のとおりです。 ここで、Aはアンペア、kgはキログラム、sは秒です。^{[ 2 ]}$${\displaystyle \mathrm {T={\dfrac {kg}{A{\cdot }s^{2}}}} ,}$$

クーロンとアンペア（A）の関係、ニュートンとジュール（J）の関係、ウェーバーとボルト（V）の関係からも、同様のことが言えます。 テスラはニコラ・ テスラに ちなんで 名付けられました。人名にちなんで名付けられたSI単位はすべて、その記号は大文字（T）で始まりますが、フルネームで書く場合は普通名詞の大文字表記の規則に従います。つまり、teslaは文頭とタイトルでは大文字で始まりますが、それ以外は小文字です。 ${\displaystyle \mathrm {C=A{\cdot }s} }$ $${\displaystyle \mathrm {T={\dfrac {N}{A{\cdot }m}}} ,}$$ ${\displaystyle \mathrm {J=N{\cdot }m} }$ $${\displaystyle \mathrm {T={\dfrac {J}{A{\cdot }m^{2}}}} ,}$$ ${\displaystyle \mathrm {Wb=V{\cdot }s} }$ $${\displaystyle \mathrm {T={\dfrac {V{\cdot}{s}}{m^{2}}}} .}$$

電場と磁場

ローレンツ力の発生における電場と磁場の違いは、荷電粒子に対する磁場の力は一般に荷電粒子の運動によるものであるのに対し、^{[ 3 ]}電場が荷電粒子に及ぼす力は荷電粒子の運動によるものではないという点です。これは、それぞれの単位を見れば理解できるでしょう。MKS単位系における電場の単位はニュートン毎クーロン（N/C）ですが、磁場（テスラ単位）はN/(C⋅m/s)と表すことができます。この2種類の場を分ける係数はメートル毎秒（m/s）、つまり速度です。この関係から、静的電磁場が純粋に磁気的なもの、純粋に電気的なもの、あるいはその両方の組み合わせとして見られるかは、基準フレーム（つまり、場に対する相対的な速度）によって決まることがわかります。^{[ 4 ] [ 5 ]}

強磁性体において、磁場を生み出す運動は電子スピン^{[ 6 ]}（および、程度は低いが電子軌道角運動量）である。電流を流す導線（電磁石）においては、この運動は導線（直線導線でも円形導線でも）を電子が移動することによって生じる。

非SI単位への変換

1テスラは次の値に相当します。^{[ 7 ]}

• CGSシステムで使用される10,000（または10 ⁴）G（ガウス）。したがって、1 G = 10 ⁻⁴  T = 100 μT（マイクロテスラ）となります。
• 1,000,000,000（または10の⁹乗）γ（ガンマ）、地球物理学で使用される。^{[ 8 ]}

磁界の単位（アンペア/メートルまたはエルステッド）との関係については、透磁率の記事を参照してください。

倍数

テスラ（T）のSI倍数

分数			倍数
価値	SI記号	名前	価値	SI記号	名前
10 ^−1 テスラ	dT	デシテスラ	10 ^1  T	ダット	10年
10 ^−2 テスラ	cT	センチテスラ	10 ^2  T	hT	ヘクトテスラ
10 ^−3 テスラ	mT	ミリテスラ	10 ^3  T	kT	キロテスラ
10 ^−6  T	μT	マイクロテスラ	10 ^6  T	MT	メガテスラ
10 ^−9 テスラ	nT	ナノテスラ	10 ^9  T	GT	ギガテスラ
10 ^−12 テスラ	pT	ピコテスラ	10 ^12  T	TT	テラテスラ
10 ^−15 テスラ	fT	フェムトテスラ	10 ^15  T	PT	ペタテスラ
10 ^−18 テスラ	で	アトテスラ	10 ^18  T	ET	エクサテスラ
10 ^−21 テスラ	zT	ゼプトテスラ	10 ^21  T	ZT	ゼタテスラ
10 ^−24 テスラ	yT	ヨクトテスラ	10 ^24  T	ユーチューブ	ヨタテスラ
10 ^−27 テスラ	rT	ロントテスラ	10 ^27  T	RT	ロンナテスラ
10 ^−30 テスラ	qT	ケクトテスラ	10 ^30  T	QT	ケタテスラ

例

以下の例は磁場の強さの昇順で並べたものです。

• 3.2 × 10 ⁻⁵  T (31.869 μT) –緯度0度、経度0度における地球の磁場の強さ
• 4 × 10 ⁻⁵  T (40 μT) –高圧電線の下を歩く^{[ 9 ]}
• 5 × 10 ⁻³  T (5 mT) – 一般的な冷蔵庫の磁石の強度
• 0.3 T – 太陽黒点の強さ
• 1 T～2.4 T – 一般的なスピーカーマグネットのコイルギャップ
• 1.5 Tから3 T – 医療用磁気共鳴画像システムの実際の強度、実験的には最大17 T ^{[ 10 ]}
• 4 T – CERNのCMS検出器の周囲に設置された超伝導磁石の強度^{[ 11 ]}
• 5.16 T – 特別に設計された室温ハルバッハアレイの強度^{[ 12 ]}
• 8 T – LHCの磁石の強さ
• 11.75 T – INUMACの磁石の強度、最大のMRIスキャナー^{[ 13 ]}
• 13 T – 超伝導ITER磁石システムの強度^{[ 14 ]}
• 14.5 T –フェルミ国立加速器研究所の加速器ステアリング磁石で記録された最高磁場強度^{[ 15 ]}
• 16 T –カエルを浮遊させるのに必要な磁場強度^{[ 16 ]}（体組織の水の反磁性浮遊による）2000年のイグノーベル物理学賞^{[ 17 ]によると}
• 17.6 T – 2014年7月時点で実験室の超伝導体に閉じ込められた最強の磁場^{[ 18 ]}
• 20 T – MITとCommonwealth Fusion Systemsが核融合炉で使用するために開発した大型高温超伝導磁石の強度
• 27 T –極低温における超伝導電磁石の最大磁場強度
• 35.4 T – 背景磁場中の超伝導電磁石の現在の（2009年）世界記録^{[ 19 ]}
• 45 T – 連続磁場磁石の現在の（2015年）世界記録^{[ 19 ]}
• 97.4 T – 「非破壊」磁石によって生成される最も強い磁場^{[ 20 ]}
• 100 T – 典型的な白色矮星のおおよその磁場強度
• 1200 T – 電磁束圧縮技術を用いて形成される、約100マイクロ秒持続する磁場^{[ 21 ]}
• 10 ⁹ T –シュウィンガー限界。これを超えると電磁場自体が非線形になると予想される。
• 10 ⁸ – 10 ^{11 T (100 MT – 100 GT) –}マグネター中性子星 の磁気強度範囲

注釈と参考文献

1. 「SI単位の詳細」 sizes.com. 2011年7月1日. 2011年10月4日閲覧。
2. 国際単位系（SI）第8版、BIPM編（2006年）、ISBN 92-822-2213-6表3. SIにおける一貫した組立単位と特別な名称および記号Archived 2007-06-18 at the Wayback Machine
3. グレゴリー、フレデリック (2003). 『1700年から現在までの科学史』 . The Teaching Company.
4. パーカー、ユージン（2007年）『宇宙における電磁場についての対話』プリンストン大学出版局、p.65、ISBN 978-0691128412。
5. Kurt, Oughstun (2006).電磁パルスと光パルスの伝播. Springer. p. 81. ISBN 9780387345994。
6. ハーマン、スティーブン (2003).デルマーの標準電気教科書. デルマー出版社. p. 97. ISBN 978-1401825652。
7. マグロウヒル物理学百科事典（第2版）、CBパーカー、1994年、 ISBN 0-07-051400-3。
8. 「ガンマ定義」オックスフォード・リファレンス。 2024年1月2日閲覧。
9. 「EMF：7. 電力線や家電製品などから発生する極低周波電磁場」ec.europa.eu . 2021年2月24日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2022年5月13日閲覧。
10. 「超高磁場」 Bruker BioSpin. 2012年7月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2011年10月4日閲覧。
11. 「CMSの超伝導磁石」 。 2013年2月9日閲覧。
12. 「最強の永久双極子磁石」（PDF） . 2020年5月2日閲覧。
13. 「ISEULT – INUMAC」 . 2014年2月17日閲覧。
14. 「ITER – 新エネルギーへの道」 。 2012年4月19日閲覧。
15. Hesla, Leah (2020年7月13日). 「フェルミ国立加速器研究所、加速器用磁石で14.5テスラの磁場を達成、世界新記録を樹立」 . 2020年7月13日閲覧。
16. Berry, MV; Geim, AK (1997). 「空飛ぶカエルとレビトロンについて」MV BerryとAK Geim著、European Journal of Physics, v. 18, 1997, p. 307–13 (PDF) . European Journal of Physics . 18 (4): 307– 313. doi : 10.1088/0143-0807/18/4/012 . S2CID 1499061 . 2020年10月8日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2020年10月4日閲覧。 
17. 「2000年のイグ・ノーベル賞受賞者」 2006年8月。 2013年5月12日閲覧。）
18. 「超伝導体が史上最強の磁場を捕捉」 2014年7月2日。 2014年7月2日閲覧。
19. 「Mag Lab World Records」 .メディアセンター. 米国国立高磁場研究所. 2008年. 2015年10月24日閲覧。
20. 「パルス磁場の世界記録」 Physics World、2011年8月31日。 2022年1月26日閲覧。）
21. D. Nakamura, A. Ikeda, H. Sawabe, YH Matsuda, and S. Takeyama (2018) ,磁場マイルストーン

外部リンク

• ガウス↔テスラ変換ツール