💡 ヒント：磁場中の導体棒（つり合い）

📋 問題の状況を整理しよう

直感的理解

導体棒 PQ が 2 本の導線で天井から吊り下げられ、起電力 \(E\)・抵抗 \(R\) の電源に接続されています。導体棒には重力と、磁場から受ける水平方向の力がはたらきます。

2 本の導線が鉛直線から \(30°\) 傾いた状態でつり合っているので、糸の張力は鉛直成分で重力を支え、水平成分で磁場の力を支えています。

「振り子が斜めで止まる」状況の電気版。傾き角の \(\tan 30°\) が「水平力 / 重力」の比に対応します。

✏️ 求めるもの

(1) 回路を流れる電流 \(I\)。(2) 導体棒が受ける磁場からの力。(3) 磁束密度 \(B\) の大きさ。

🔬 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) 回路の電流：オームの法則 \(I = E/R\)
  2. STEP2：(2) 磁場の力の大きさを質量と重力加速度を使って求める：力の比 \(\tan 30° = F/(mg)\) より \(F = mg \tan 30°\)
  3. STEP3：(3) \(F = BIl\) を \(B\) について解いて、\(B = F/(Il)\)。手順 1, 2 で求めた \(I\) と \(F\) を代入
注意

力のつり合いを「水平方向と鉛直方向に分けて立てる」のが定石。「傾き角 \(\theta\) のとき \(\tan\theta = F_x/F_y\)」を必ず使うこと（\(\sin\) や \(\cos\) と取り違えない）。\(\tan 30° = 1/\sqrt{3}\) も覚えておこう。