円形電流とソレノイドの磁場
着眼点円形電流は中心で \frac{I}{2r}、ソレノイドは内部で一様に nI(n は1 m あたりの巻数)。
\text{円形電流の中心: } H = \frac{NI}{2r},\qquad \text{ソレノイド内部: } H = nI
例題
1
半径 0.10\ \mathrm{m}、巻数10回の円形コイルに 2.0\ \mathrm{A} を流した。中心の磁場の強さを求めよ。
解答
H = \dfrac{10\times2.0}{2\times0.10} = 1.0\times10^2\ \mathrm{A/m}
2
長さ 0.50\ \mathrm{m} に500回巻いたソレノイド(真空中)に 0.50\ \mathrm{A} を流した。内部の磁束密度を求めよ。\mu_0 = 4\pi\times10^{-7}\ \mathrm{N/A^2}、\pi = 3.14。
解答
n = 500/0.50 = 1.0\times10^3\ \mathrm{/m}。H = nI = 5.0\times10^2\ \mathrm{A/m}。B = 4\times3.14\times10^{-7}\times5.0\times10^2 = 6.28\times10^{-4} \approx 6.3\times10^{-4}\ \mathrm{T}
注意ソレノイドの n は総巻数ではなく 1 m あたりの巻数。円形コイルの公式は半径 r(直径ではない)。
確認問題
1
ソレノイドの長さを変えずに巻数を2倍にすると、内部の磁場は何倍か。
答え
2倍