💡 ヒント：直線電流と正方形コイルの相互作用

📋 問題の状況を整理しよう

直感的理解

無限に長い直線電流 \(I_1\) のそばに、辺の長さ \(l\) の正方形コイル（電流 \(I_2\)）が置かれています。直線電流は同心円状の磁場をつくり、距離が遠いほど磁場は弱くなります。

正方形コイルの 4 辺それぞれが、磁場の中で力を受けます。
近い辺 AD（直線電流から距離 \(r\)）と遠い辺 BC（距離 \(r+l\)）は逆向きの力を受けますが、近い辺 AD のほうが磁場が強いため、差し引き AD 側に引かれることになります（電流が同じ向きなら引力）。
側辺 AB と CD の力は対称性で打ち消し合います。

✏️ 求めるもの

(1) 辺 AD にはたらく力。(2) AD と BC の合力。(3) コイル全体としての力。

🔬 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. STEP1：(1) 辺 AD の位置（距離 \(r\)）での磁束密度を求めて \(F_{AD} = B I_2 l\) を計算
  2. STEP2：(2) 辺 BC（距離 \(r+l\)）の磁束密度から \(F_{BC}\) を計算。AD と BC は逆向きの力なので合力は引き算
  3. STEP3：(3) AB と CD は対称な位置にあるため力が打ち消し合う。コイル全体の力 = (2) の結果と同じ
注意

「コイルが直線電流に引き寄せられるか押し離されるか」は、AD（近い辺）の電流が直線電流と同じ向きか逆向きかで決まる：同じ向きなら引力、逆向きなら斥力。AB と CD は反対側で対称な力なので、計算する必要はない（消える）。