💡 ヒント：直線電流による磁場と電磁気力

📋 問題の状況を整理しよう

直感的理解

正方形の頂点 A, B, C, D に直線電流が通っており、その中央の点 E や各頂点での磁束密度の合成・力の方向を求める問題。さらに、外部から一様な磁場 \(B\) をかけたときに正方形コイル ABCD に働く力の方向を求める。「直線電流の磁場 \(\mu_0 I/(2\pi r)\)」とその右ねじの法則での向き、ベクトル合成がポイント。

✏️ 求めるもの

各点での磁束密度（大きさ＋向き）、正方形コイルが受ける力の合成。「直線電流による磁場」「ベクトル合成」「\(F = BIl\)」「右ねじの法則」の組み合わせ。

🔬 シミュレーションで体感

👀 観察のポイント

💡 考え方のヒント

🔧 使う道具
  1. 問1（点 E の磁束密度）：4 本の電流からの磁場を合成。対称性を利用して、対角線方向に成分が残るかを確認
  2. 問2（各頂点の磁束密度）：3 本の電流から（自分自身を除く）の磁場をベクトル合成。最も近い隣の電流が支配的
  3. 問3（点 A が受ける力）：A の電流が、B, C, D が作る磁場の中で受ける力。\(F = BIl\) を各電流ごとに足す（または磁場合成→1 回で計算）
  4. 問4（一様磁場 \(B\) 中の正方形コイル）：各辺ごとに \(F = BIl\) を計算。フレミング左手で向きを決定。対向辺は逆向き → 打ち消すか、力のモーメント（トルク）として残るか
注意

「右ねじの法則」と「フレミング左手の法則」を混同しない。右ねじは「電流が作る磁場の向き」、フレミング左手は「磁場中の電流に働く力の向き」。本問では両方を使い分ける必要があるので、図に矢印を丁寧に書き込むのがコツ。