テスラ（T）とは？磁束密度の単位とその定義を詳しく解説

私たちの身の回りには、目に見えない「磁場」が存在しています。この磁場の強さを定量的に表すために用いられるのが、国際単位系（SI）で定められたテスラ（symbol: T）という単位です。テスラは、単位面積あたりにどれだけの磁束が通過しているかを示す「磁束密度」を測定するために使用されます。

この単位は、近代電気工学の父として知られるセルビア系アメリカ人の発明家、ニコラ・テスラの功績を称えて名付けられました。1960年の国際度量衡総会にて、スロベニアの電気技師フランス・アヴチンによる提案で正式に採用されました。

Key Facts

• 定義: 1テスラは、1平方メートルあたり1ウェーバの磁束がある状態を指す。
• 由来: 電気・機械エンジニアのニコラ・テスラにちなんで命名された。
• SI基本単位での表記: 1 T = 1 kg / (A · s2)。
• 他単位との関係: 1テスラは10,000ガウス（G）に相当する。
• 実例: 地球の磁場は約25,000〜65,000ナノテスラ（nT）である。

テスラの物理的定義と計算式

物理学的な視点から見ると、テスラはローレンツ力（磁場中を移動する電荷が受ける力）に基づいて定義されます。具体的には、1クーロン（C）の電荷を持つ粒子が、1テスラの磁場に対して垂直に秒速1メートル（m/s）で移動するとき、その粒子が受ける力の大きさが1ニュートン（N）となる状態を「1テスラ」と定義します。

これを数式で表すと、以下のようになります：T = N · s / (C · m)

他のSI導出単位による表現

テスラは導出単位であるため、他の単位を用いて複数の方法で書き換えることが可能です。最も一般的なのは、磁束の単位であるウェーバ（Wb）を用いた表現です。

• 磁束による定義: T = Wb / m2（1平方メートルあたりのウェーバ数）
• 電流と力による定義: T = N / (A · m)
• エネルギーによる定義: T = J / (A · m2)
• 電圧による定義: T = (V · s) / m2

非SI単位との変換と注意点

かつてはCGS単位系でガウス（G）という単位が広く使われていました。数値上の関係では 1 T = 104 G（10,000ガウス）となります。また、地球物理学の分野ではかつて「ガンマ（γ）」という単位（10ガウス相当）が使われていましたが、現在はナノテスラ（nT）を用いるのが一般的です。

ただし、2019年のSI定義改定により、アンペア（A）の定義が変更されたことに伴い、テスラの定義にも極めて微小な変動が生じました。これにより、真空の透磁率（μ0）の扱いが変わり、SI単位（テスラ）とCGS単位（ガウス）の間の厳密な変換に不確実性が生じています。そのため、近年の学術論文ではこれらの単位間の単純な変換を避ける傾向にあります。

磁場強度の具体例

私たちの生活圏から宇宙規模まで、磁束密度の強さは極めて幅広いです。以下に、強度の低い順に代表的な例を挙げます。

磁場強度の具体例一覧

対象物・現象	磁束密度の目安
地球表面の磁場	25,000 ～ 65,000 nT
高圧電線の下を歩くとき	約 40 μT
一般的な冷蔵庫用マグネット	約 5 mT
太陽の黒点	約 0.3 T
スピーカー用マグネットの隙間	1 T ～ 2.4 T
医療用MRI装置（一般的）	1.5 T ～ 3 T
CERNのCMS検出器用超伝導磁石	4 T
LHC（大型ハドロン衝突型加速器）磁石	8 T
ITER（核融合炉）超伝導磁石システム	13 T
カエルの反磁性浮上に必要な磁場	16 T
連続磁場発生の世界記録（2015年）	45 T
白色矮星の磁場	約 100 T
マグネター（中性子星）	108 T ～ 1011 T

Frequently Asked Questions

テスラとガウスの違いは何ですか？

テスラ（T）は国際単位系（SI）の単位であり、ガウス（G）はCGS単位系の単位です。1テスラは10,000ガウスに相当しますが、現代の科学的な標準はテスラです。

1テスラはどのくらいの強さですか？

身近な例で言うと、一般的な冷蔵庫のマグネット（約0.005 T）よりも遥かに強く、医療用MRI（1.5〜3 T）と同等かそれ以上の非常に強力な磁場です。

なぜ単位名が「テスラ」なのですか？

交流電流や無線通信などの分野で多大な貢献をした発明家ニコラ・テスラの功績を称えるため、彼の名前が冠されました。

磁束密度と磁束は何が違うのですか？

磁束（ウェーバ）はある面を通過する磁力線の総量を表すのに対し、磁束密度（テスラ）はその磁束が単位面積あたりにどれだけ集中しているかという「密度」を表します。

2019年のSI改定で何が変わりましたか？

アンペアの定義が定数に基づくものに変更されたため、テスラの定義値にもごくわずかな影響が出ました。これにより、SI単位とCGS単位の変換係数に不確実性が生じています。