Physics
มัธยมปลาย
(2)の右ねじの法則の考え方がわからないです。教えて頂きたいです。よろしくお願いします。
120.〈直線電流と円形電流がつくる磁場〉
図1に示すように、互いに直交するx軸, y 軸, z軸をとる。 z軸に平行で無限に長い導線
1と導線2を考える。導線1は原点O(0, 0, 0)を通り, 導線2は点Q(2d, 0, 0) を通る。 導
線1には直線電流Iがz軸の正の向きに、導線2には直線電流Iがz軸の負の向きに流れ
ている。ただし,電流の大きさは L<I とする。 導線の周囲の物質の透磁率をμとして,
次の問いに答えよ。 向きについての解答は, 「z軸の正の向き」のように、軸の名称と正負で
答えよ。
(1) 導線1の長さの部分が導線2のつくる磁場から受ける力の大きさFを, I, Iz, μ, d,
を用いて表せ。 またその向きを答えよ。
(2)P(d, 0, 0) での磁場の強さを, I, I2, μ, dの中から必要なものを用いて表せ。 ま
たその向きを答えよ。
次に図2に示すように, 点R (4d, 0, 0) を中心に半径dの円形コイルを xz 平面内に置き,
dos
それに電流を流す。
(3)点Rでの磁場の強さが0になったとする。 このときの円形コイルに流れる電流の大きさ
Iを, I と Iを用いて表せ。 また, 点S(5d, 0, 0)での電流Iの流れる向きを答えよ。
導線1 導線2
導線1 導線2
11
12
I
PQ
I2
Q
R
S
2d
4d
5dx
d
2d
x
図2
ヒント TZU
(2),(3)磁場はベクトル量なので、磁場の合成はベクトル和となる。
(1)導線2が導線1の位置につくる磁場H21 は, 右ねじの法則より向きはy軸
の正の向きで,強さH21 は, 直線電流がつくる磁場の式 「H=
」より
2лr
H21=
==
12
12
2л.2d And
は, 「B=μH」 と電流が磁場から受ける力の式 「F=IBL」より
導線1の長さの部分に流れる電流が磁場H21 から受ける力の大きさF
H21
F
Iz
F=I・μHa・l=IvAnd And
•
I₁
向きは,フレミングの左手の法則より、x軸の負の向き (図a)
(2) 導線1,2の電流が点P(d, 0, 0) につくる磁場HP, HzP は, 右ねじの法則
よりともにy軸の正の向きである。 それぞれの強さH1P, H2P は,
I2
I₁
「H= = より Hip=2nd'
H2P 2nd
2лr
求める磁場の強さHは, HeとH2P のベクトル和 (同じ向きなので,大きさ
の和)であるので
h₁ 12 I₁+12
H=H1P+H2P=
+
向きは,軸の正の向き
2nd
2nd
2nd
a
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