教科書(物理) 問38:ソレノイドの磁場

解法

直感的理解

ソレノイドは円形コイルをたくさん並べたものです。内部では磁場が軸方向に揃い、一様な磁場ができます。巻数が密であるほど、電流が大きいほど磁場は強くなります。

Step 1:単位長さあたりの巻数を求める

$$n = \frac{N}{L} = \frac{200}{0.10} = 2000 \text{ [1/m]}$$

Step 2:磁場の強さを求める

$$H = nI = 2000 \times 0.40 = 800 \text{ A/m}$$
答え
\(H = 800\) A/m
補足:ソレノイドの磁場の特徴

十分に長いソレノイドの内部では磁場はほぼ一様で、外部の磁場はほぼゼロになります。内部の磁場は長さに依存せず、単位長さあたりの巻数 \(n\) と電流 \(I\) だけで決まります。

$$ H = 800 $$
Point

ソレノイドの公式 \(H = nI\) で \(n = N/L\) は「単位長さあたりの巻数」です。\(N\)(巻数)と \(L\)(ソレノイドの長さ)を正しく読み取りましょう。