問題133 電流がつくる磁場

解説

直感的理解
直線電流・円形電流がつくる磁場の向きは右ねじの法則で決まります。電流の向きにねじを進めるとき、ねじを回す向きが磁場の向きです。

直線電流(図1):電流の向きにねじを進め、回す向きが磁場の向き。

円形電流(図2):電流の向きに右手の指を曲げると、親指の向きが円の中心での磁場の向き。

数値計算:\(I=5.0\) A、\(r=0.10\) m:

$$H = \frac{I}{2\pi r} = \frac{5.0}{0.628} \fallingdotseq 8.0 \text{ A/m}$$ $$B = \mu_0 H = 4\pi \times 10^{-7} \times 8.0 \fallingdotseq 1.0 \times 10^{-5} \text{ T}$$ $$\text{右ねじの法則で方向決定}$$
答え: 右ねじの法則を適用して各点の磁場の向きを決定
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:

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

数値計算:電圧 \(V = 6.0\) V、抵抗 \(R = 3.0\) Ω のとき:

$$I = \frac{V}{R} = \frac{6.0}{3.0} = 2.0 \text{ A}$$ $$P = VI = 6.0 \times 2.0 = 12 \text{ W}$$
Point

直線電流→同心円状の磁場。円形電流→中心で直線的な磁場。ソレノイド→内部で一様な磁場。すべて右ねじの法則。