🧲 通電法の磁界の強さ 計算機

📖 通電法の磁界の強さの使い方と完全ガイド

磁粉探傷試験（MT）の通電法（軸通電法・プロッド法など、試験体に直接電流を流す方式）では、流した電流の大きさによって試験体まわりにどれだけの磁界ができるかが探傷感度を左右します。「この電流値で十分な磁界が得られているのか」「径の太い丸棒だと表面の磁界はいくらになるのか」「過去問の H=955A/m はどう出すのか」――こうした場面で、電流 I と中心からの距離 r を入れるだけで磁界の強さ H を即座に求められるのがこのツールです。MTのレベル2・レベル3を目指す受験者の計算練習にも、現場で磁化条件を見積もる技術者の確認用にも使えます。

使い方

• 電流 I（A）：試験体（導体）に流す電流値を入力します。交流（AC）で磁化する場合は実効値（rms）を使います。脈流・整流波形では波高値ではなく平均値や実効値の扱いに注意してください。
• 距離 r（cm）：導体の中心から、磁界を知りたい点までの距離です。表面の磁界を求めたいときは丸棒の半径を入れます（直径20mmなら r=1cm）。ここを「直径」や「肉厚」と取り違えるミスが多いので注意してください。本ツールは cm 入力で、内部で m に換算して計算します。
• 磁界の強さ H（A/m）：計算結果。値が大きいほど強い磁界です。表面付近のきずを磁化できているかの目安になります。

迷いやすいのは r に「半径」を入れるか「直径」を入れるかです。式の r は中心からの距離なので、必ず半径を使います。直径を入れると磁界が半分に出てしまいます。

計算のしくみ・計算式

十分に長い円柱状の導体に電流を流すと、アンペールの法則により、導体を中心とした同心円状の磁界ができます。電流の向きに右ねじを進めたとき、ねじの回る向きが磁界の向きです。導体の外側（r ≧ 半径）での磁界の強さは次の式になります。

H ＝ I ÷ (2 × π × r)　（H：磁界の強さ A/m、I：電流 A、r：中心からの距離 m）

中実丸棒でも中空（パイプ）でも、外部ではこの同じ式になります。磁界は電流に比例して強く、距離に反比例して弱くなるのがポイントです。

計算例1（MTレベル2の典型問題）：I＝300A、表面までの距離 r＝5cm＝0.05m
H ＝ 300 ÷ (2 × 3.14 × 0.05) ＝ 300 ÷ 0.314 ≒ 955 A/m
過去問でよく問われる値と一致します。電流300Aを丸棒に流し、半径5cmの表面では約955A/mの磁界が得られる、という意味です。

計算例2（細い丸棒に大電流）：直径20mm（半径 r＝0.01m）、I＝1000A
H ＝ 1000 ÷ (2 × 3.14 × 0.01) ＝ 1000 ÷ 0.0628 ≒ 15,900 A/m
半径が小さく電流も大きいので、表面の磁界は非常に強くなります。仮に距離が2倍（r＝0.02m）になれば磁界は半分の約7,950A/mです。

早見表（円柱表面の磁界 H ≒ I／(2πr)）

電流 I	半径 r=1cm	r=2.5cm	r=5cm
300 A	≒4,780 A/m	≒1,910 A/m	≒955 A/m
600 A	≒9,550 A/m	≒3,820 A/m	≒1,910 A/m
1000 A	≒15,900 A/m	≒6,370 A/m	≒3,180 A/m

表からわかるように、同じ電流でも径が太くなる（r が大きくなる）ほど表面磁界は弱くなります。太物を探傷するときに電流を増やす必要があるのはこのためです。

目安・基準（どのくらいの磁界が必要か）

• 連続法での表面磁界の目安：おおむね 2,400〜4,800 A/m 程度（材料・規格・きずの種類により変わります）。
• 通電法の電流の経験則：軸通電法では試験体直径1mmあたりおよそ 8〜12A（連続法）、プロッド法では極間距離1mmあたりおよそ 3.5〜4.5A、といった目安が現場で使われます。
• 最終確認はあくまで標準試験片で：Aタイプ標準試験片（A1-7/50 など）やCタイプ試験片を試験面に貼り、磁粉模様が明瞭に現れるかで磁化の妥当性を判断します。計算値はあくまで条件出しの出発点です。

よくある質問

Q. r には半径と直径のどちらを入れますか？
A. 半径です。式の r は「中心からの距離」なので、表面磁界を求めるなら丸棒の半径を入れます。直径を入れると磁界が半分の値になってしまいます。

Q. 通電法で検出できるきずの向きは？
A. 電流を流すと電流に垂直な円周方向の磁界ができます。磁界に直交するきず＝電流と平行（軸方向）に伸びるきずの検出に適します。逆に円周方向のきずは検出しにくいので、その場合はコイル法など別の磁化方向を併用します。

Q. 導体の内部の磁界も同じ式で求められますか？
A. いいえ。この式は導体の外側（r ≧ 半径）専用です。中実丸棒の内部では H ＝ I × r ÷ (2 × π × R²)（R は導体半径）となり、中心でゼロ、表面で最大になります。内部探傷ではなく表面探傷が対象なので、通常は表面（r＝半径）の値を見ます。

Q. 中空のパイプでも使えますか？
A. はい。導体の外側では中実か中空かによらず同じ式です。ただしパイプの内面の磁界は、内側に別の電流（中心導体法など）を通さない限り通電だけでは十分に立ち上がりません。内面探傷では中心導体法を検討します。

Q. 交流と直流で結果は変わりますか？
A. この式自体は電流値だけで決まるので、入れる I が同じなら計算結果は同じです。ただし交流では表皮効果で磁界が表面に集中し、表面きずの検出に有利になります。一方で内部のきずは検出しにくくなる傾向があります。

注意点・もう一歩踏み込んだ知識

• 磁界の強さ H と磁束密度 B は別物です。H〔A/m〕は与えた磁化力、B〔T〕は材料中に実際に生じた磁束で、B＝μH の関係です。きずを検出するのは漏えい磁束（B側）なので、最終的には材料の透磁率や磁気特性も効いてきます。
• 表面が最も強い：磁界は表面で最大、外へ離れるほど 1/r で減衰します。だからこそ表面のきずほど検出しやすく、表面（r＝半径）の値が条件設定で重要になります。
• 磁界不足は電流で補うのが基本：磁界は電流に正比例するので、感度不足のときは電流を上げるのが最も確実です。距離を縮めるのは現実には難しい場面が多いです。
• 過度な磁化に注意：強すぎる磁界は背景の磁粉付着（疑似模様）を増やし、かえって判定を難しくします。標準試験片で適正範囲に追い込むことが大切です。
• この式は「十分に長い円柱」の理想化です。端部・形状の急変部・接点付近では実際の磁界分布が乱れます。プロッド法では極間中央が弱く電極近くが強い、といった偏りも生じます。

本ツールの計算値は条件検討のための概算・目安です。実際の探傷では適用規格（JIS Z 2320 など）と標準試験片による確認を優先し、最終的な合否判断・磁化条件の決定は有資格者・専門機関の判断に従ってください。