例題44 電流のつくる磁場

解説

直感的理解
電流が流れると、周囲に磁場が生じます。右ねじの法則を使うと、電流の向きから磁場の向きを決めることができます。ねじを電流の向きに進めるとき、ねじを回す向きが磁場の向きです。

(1) 磁針Mの真上で南から北へ電流を流す場合:右ねじの法則より、Mの位置での磁場は西向き。N極は西へ振れる

(2) 円形コイルの場合:右ねじの法則より、Mの位置での磁場は東向き。N極は東へ振れる

具体的な計算:音速 $v = 340$ m/s、振動数 $f = 440$ Hz のとき:

$$v = f\lambda$$ $$v = 340 \text{ m/s}, \quad f = 440 \text{ Hz}$$ $$\lambda = \frac{v}{f} = \frac{340}{440} = 0.773 \text{ m}$$
答え:
(1) N極は西へ振れる
(2) N極は東へ振れる
補足:波の干渉条件

2つの波源からの経路差 $\Delta r$ と干渉条件:

$$\text{強め合い:} \Delta r = n\lambda \quad (n = 0, 1, 2, \ldots)$$ $$\text{弱め合い:} \Delta r = \left(n + \frac{1}{2}\right)\lambda$$
Point

右ねじの法則:電流の向きにねじを進めるとき、ねじを回す向き=磁場の向き。直線電流・円形電流・ソレノイドすべてに適用できる。