磁力線とは？磁束線（磁束）との違いと本数の式（N＝m/μ、B＝μH）

磁力線とは、磁界の向きと強さを表すために、N極から出てS極に入るように描く想像上の線で、線の向きが磁界の向き、線の密度が磁界の強さH［A/m］を表します。

一方の磁束線（磁束）は、まわりの物質の透磁率に関係なく、m［Wb］の磁極から m 本出ると考える線で、密度が磁束密度B［T］を表します。両者の違いは、透磁率で本数が変わるかどうかです。

この記事では、電験などで使う「磁荷モデル（E-H対応）」の考え方で、磁力、磁力線、磁束、両者の違いの順に整理します。式は単位まで検算し、計算例と図で確かめます。

図1：磁力線と磁束線の違い（結論）

どちらも磁極から出る想像上の線ですが、数え方と密度の意味が違います。

磁力線

磁束線（磁束）

m［Wb］の磁極から出る本数

m/μ 本。透磁率μで変わる

m 本。物質で変わらない

密度が表すもの

磁界の強さ H［A/m］

磁束密度 B［T］

磁石の中

N→S の向き（磁化と逆向き）

S→N の向きに通り、外の線とつながって閉じる

※本数は考え方の上の数で、実物の線が何本あるという意味ではありません。詳しくは「磁力線と磁束の違い」の表で整理します。

動画でも解説していますが、動画の「磁力線は磁石の中を通らない」は旧版の説明で、正しくは磁石の中にも N→S 向きの磁力線（反磁界）があります。詳しくは「磁力線と磁束の違い」で説明します。

磁力とは

磁力とは、磁極と磁極の間に働く力のことで、磁極が異なる場合は吸引力が働き、磁極が同じであれば反発力が働きます。

上の図のように磁荷 m₁［Wb］（ウェーバ）と m₂［Wb］の物体があるとき、それぞれに働く磁力は次の式で計算できます。磁気のクーロンの法則と呼ばれる式です。

磁荷が大きいほど、距離が近いほど磁力は大きくなり、磁石を近づけるほど強く引き合う、という経験とも合います。

ここで置いた「磁荷」は、磁極の強さを電荷のように扱うための仮想的な量で、N極だけ・S極だけの磁荷は、実際には見つかっていません。それでも電気のクーロンの法則と同じ形で書けるので、電験やエネルギー管理士の教科書では、この磁荷モデル（E-H対応）がよく使われます。

磁荷 m［Wb］が受ける力を F とすると、その場所の磁界の強さ H は「1Wbあたりの力」で、F＝mH です。単位は N/Wb ですが、組み立てると A/m と同じになります。

磁力線とは

磁力線は、N極から出てS極に入る想像上の線のことです。本数は、まわりの物質の透磁率μ［H/m］を使って表せます。

この式から、透磁率が大きい物質の中ほど磁力線の本数は少なく（磁界は弱く）なり、透磁率が小さい物質の中ほど多くなります。

透磁率は「磁束の通しやすさ（磁化されやすさ）」を表す量で、鉄のように透磁率の大きい物質ほど磁化されやすく、磁力線は物体を通り抜けるときに本数が増えたり減ったりします。

鉄が錆びると磁石へのつき方がどう変わるかは、赤錆と黒錆の磁性の違いで解説しています。

図2：透磁率で磁力線の本数が変わる（m＝1Wb のとき）

同じ1Wbの磁荷でも、まわりの物質の透磁率が大きいほど磁力線は少なくなります。

真空・空気μ≒1.26×10⁻⁶ H/m（比透磁率≒1）約7.96×10⁵ 本

純鉄（初透磁率）比透磁率 150 → μ≒1.9×10⁻⁴ H/m約5.3×10³ 本

純鉄（最大透磁率）比透磁率 5000 → μ≒6.3×10⁻³ H/m約159 本

※本数＝1Wb÷μ。鉄の値は純度99.8%・焼なましの純鉄の代表値（HyperPhysics の表）。鉄の透磁率は材料・熱処理・磁界の強さで大きく変わり、一定の値ではありません。

電気力線と同じように磁力線の密度はそのまま磁界の強さを表し、点状の磁荷 m が四方へ均等に線を出すと考えると、距離 r の球面（面積 4πr²）を m/μ 本が通ります。1m²あたりの本数を計算すると、磁界の強さ H の式になります。

これは点状の磁荷を仮定した説明で、棒磁石のまわりの磁界は、N極とS極の両方の影響を受けるので、同じ形にはなりません。透磁率の目安は次のとおりです。

• 空気の透磁率：約1.26×10⁻⁶［H/m］（真空の透磁率 μ₀＝1.256 637 061 27×10⁻⁶ とほぼ同じ）
• 鉄の透磁率：6.3×10⁻³［H/m］（純鉄の最大透磁率の例。材料と条件で大きく変わる）

磁束とは

磁束は、まわりの物質の透磁率に関係なく、m［Wb］の磁荷から出る m 本の想像上の線のことです。単位面積あたりを通り抜ける磁束を、磁束密度といいます。

ここでいうΦは磁束のことで、m［Wb］の磁荷から出る磁束は、Φ＝m になります。

磁力線の本数は透磁率で割った値でした。一方、磁束は透磁率に関係しないので、磁界の強さ H［A/m］を使うと磁束密度は次の式で表せます。

これは、それぞれの単位を掛け合わせて考えると分かりやすい式です。H（ヘンリー）＝Wb/A なので、（H/m）×（A/m）＝Wb/m²＝T となり、左辺と右辺の単位がそろいます。

球面で考えても同じで、磁束密度は m/(4πr²)、磁界の強さは m/(4πμr²) なので、比をとると B＝μH になります。

図3：磁荷・本数・密度・単位のつながり

同じ磁荷 m から、磁力線と磁束の2通りの数え方が生まれます。

01 出発点磁荷 m［Wb］磁極の強さ。単位はウェーバ（Wb＝V·s）

02 磁力線m/μ 本 → 密度は H［A/m］透磁率で本数が変わる。H の単位は N/Wb とも書ける

03 磁束m 本 → 密度は B［T］物質で変わらない。T＝Wb/m²（B＝Φ/A）

04 つなぐ式B＝μH（H/m）×（A/m）＝Wb/m²＝T で単位もそろう

※μ は透磁率［H/m］、H（ヘンリー）＝Wb/A。磁界の強さの記号 H と、単位のヘンリー H は別物です。

数字を入れて、H・B・力の関係を確かめてみます。空気中（ほぼ真空とみなす）に点状の磁荷を2つ置いた例です。

図4：計算例　0.1m 先の H・B・力

条件：空気中（μ≒μ₀）、m₁＝2×10⁻⁴ Wb、距離 r＝0.1 m の位置に m₂＝1×10⁻⁴ Wb（同じ極なので反発）。

01 磁力線の本数N＝m₁/μ₀≒159 本2×10⁻⁴ ÷ 1.257×10⁻⁶ ≒ 159

02 磁界の強さH≒1.27×10³ A/m159 本 ÷ 4π×0.1²（≒0.1257 m²）

03 磁束密度B≒1.59×10⁻³ Tμ₀H ＝ m₁/(4πr²) ＝ 2×10⁻⁴ ÷ 0.1257

04 m₂ に働く力F≒0.127 Nm₂H ＝ 1×10⁻⁴ × 1.27×10³

※F は磁気のクーロンの法則 6.33×10⁴×(2×10⁻⁴×1×10⁻⁴)÷0.1²≒0.127 N でも同じ値になります。B≒1.59×10⁻³ T は約15.9 G（ガウス）です。

本数→密度→力と、どの道筋で計算しても同じ値になります。磁力線の密度＝H、磁束の密度＝Bという関係が、式の上でもつながっていることが分かります。

磁力線と磁束の違い

最後に、磁力線と磁束の違いをまとめるため、まず、棒磁石のまわりで2つの線がどう描かれるかを見てください。

図5：棒磁石のまわりの磁力線と磁束線

磁石の外ではどちらも N→S ですが、磁石の中の向きが逆になります。

※磁石の中の点線は、磁化と逆向きに生じる磁界（反磁界）。磁束線は外の線と中の線がつながり、始まりも終わりもない輪になります。

磁力線は N極で始まり、S極で終わる線で、磁石の外では N→S、磁石の中でも N→S の向きになり、外の線と中の線は輪としてつながりません。

磁石の中の磁界は「反磁界」と呼ばれる、磁化と逆向きに生じる磁界で、磁石の中は S→N の向きに磁化しています。

一方の磁束は透磁率に影響されず、磁石の中を S→N の向きに通り抜け、外の N→S の線とつながって、閉じた輪になるのが磁束線の特徴です。イラストでどちらの線かを問われたときは、磁石の中の線の有無だけでなく、向きと輪になっているかに注意が必要です。

なお、教科書によっては B の線（磁束線）も「磁力線」と呼び、閉じた輪で描くことがあります。この記事では、H の線を磁力線、B の線を磁束線と呼び分けています。

図6：磁力線と磁束の違い

磁荷モデル（E-H対応）で考えたときの整理です。

磁力線

磁束

m［Wb］の磁極から出る本数

m/μ 本（物質で変わる）

m 本（物質で変わらない）

密度が表すもの

磁界の強さ H［A/m］

磁束密度 B［T］＝［Wb/m²］

始まりと終わり

N極で始まり S極で終わる

始まりも終わりもない閉じた輪

磁石の中の向き

N→S（反磁界）

S→N

両者の関係

B＝μH

電気で対応するもの

電気力線（Q/ε 本）

電束（Q 本）

※旧版の表に「始まりと終わり」「磁石の中の向き」の行を足しました。電気力線は Q［C］の電荷から Q/ε 本、電束は Q 本出ると考え、D＝εE の関係があります。

電気の側の考え方は、コンデンサと電界の関係で詳しく解説しています。

磁力線と磁束のよくある質問

磁束線とは？磁力線と同じもの？

磁束線は、磁束（B）の向きと密度を表す線で、m［Wb］の磁極から透磁率に関係なく m 本出て、閉じた輪になります。

磁力線（H の線）とは別のものですが、教科書によっては磁束線も「磁力線」と呼びます。問題を解くときは、本数の式が m/μ か m かで見分けられます。

磁束とは？単位 Wb の意味は？

磁束Φは、ある面を通り抜ける磁束線の総量で、磁束密度 B と面積 A の積（Φ＝BA）です。単位のウェーバ［Wb］は V·s（ボルト秒）に等しい単位で、コイルを通る磁束が1秒あたり1Wbの割合で変わると、1巻きあたり1Vの起電力が生じます。

Wb＝V·s は、この電磁誘導の関係から読めます。コイルの電流が変わると起電力が生じる度合いはインダクタンスといい、インダクタンスとインピーダンスの違いで解説しています。

電気力線と磁力線の違いは？

式の形はよく似ていて、電気力線は Q/ε 本で密度が電界 E、電束は Q 本で密度が電束密度 D、その関係は D＝εE です。違いは、出発点が実在するかどうかです。

• 電気：正の電荷・負の電荷は単独で存在するので、電気力線も電束も電荷で始まり電荷で終わる
• 磁気：N極だけ・S極だけの磁荷は見つかっていないので、磁束は必ず閉じた輪になる
• 磁荷モデルの磁力線（H）は、磁極で始まり磁極で終わる線として扱う

テスラ（T）とガウス（G）の換算は？

1G＝1×10⁻⁴T（1T＝10,000G）で、古いカタログや磁石の資料ではガウスが使われることがあるので、SI のテスラに直して比べます。

磁束の CGS 単位マクスウェル［Mx］は 1Mx＝1×10⁻⁸Wb、磁界の強さのエルステッド［Oe］は 1Oe≒79.58A/m です。

まとめ

磁力線と磁束の違いは、電気力線と電束の関係と同じと考えると、それぞれを理解しやすくなります。式は暗記するより、単位を掛け合わせて確かめると忘れにくくなります。

電気の側で透磁率にあたる誘電率との違いは、誘電率と透磁率の違いで整理しています。

B と H の使い分けは現場の機器でも出てくるため、鉄心に磁束を通して回るモーターの種類と違いや、鉄心の磁束で電圧を変える変圧器の需給の記事もあわせてどうぞ。

モーターの性能を左右する永久磁石の材料についてはレアアース輸出規制と磁石への影響、磁界を使って物を検出する仕組みはセンサーの計測原理で解説しています。

出典

出典・参考資料（9件）を開く出典・参考資料を閉じる

• SI 単位（Wb＝V·s、T＝Wb/m²、H＝Wb/A、磁界の強さ A/m、透磁率 H/m）：NIST SP 811「Chapter 4: The Two Classes of SI Units and the SI Prefixes」
• 真空の透磁率 μ₀：NIST「CODATA Value: vacuum magnetic permeability」（CODATA 2022）
• ガウス・マクスウェル・エルステッドの換算：NIST SP 811 Appendix B.9
• 量及び単位（電磁気）の規格：日本規格協会 JIS Z 8000-6:2025（IEC 80000-6:2022）プレビュー
• E-H対応と E-B対応、磁荷の扱い：北野正雄「磁場は B だけではうまく表せない」大学の物理教育 Vol.21 No.2（2015）
• 単独の磁荷がなく磁束の線が閉じること：九州大学 成清修「物理学総論：補足」（2023）
• 磁荷から出る磁束の本数の演習：高知工科大学「基礎物理学1 レポート No.9」（2019）
• 永久磁石の反磁界：西内武司（日立金属）「ハード磁性材料」第34回 日本磁気学会サマースクール（2010）
• 鉄の透磁率：HyperPhysics（Georgia State University）「Magnetic Properties of Solids」