電磁気と交流（知識）の問題
磁場と磁力線、および電流がつくる磁場についての記述のうち、正しいものを、次のア〜カからすべて選べ。ただし、導線やソレノイドは真空中にあり、地磁気の影響は無視する。また、直線導線とソレノイドは十分に長いものとする。
- ア 磁力線は、途中で交わったり枝分かれしたりしない。
- イ 直線電流がつくる磁場の強さは、導線からの距離の 2 乗に反比例する。
- ウ 電流の大きさが同じとき、円形電流が円の中心につくる磁場は、円の半径が小さいほど強い。
- エ ソレノイドの内部の磁場の強さは、電流と単位長さあたりの巻数が同じなら、ソレノイドの断面積によらない。
- オ ソレノイドの内部の磁場の向きは、ソレノイドの中心軸に垂直である。
- カ 鉛直上向きに電流が流れている直線導線を真上から見下ろすと、導線のまわりの磁場の向きは時計回りである。
この問題で使うもの
- 磁場と磁力線（説明と入口の問題）
- 電流がつくる磁場（右ねじの法則）（説明と入口の問題）
この問題を解けるようになるまで（4 技能）
読み込み中…
右端（太枠）がこの問題で使う技能です。左へドラッグすると、さらに前の前提をさかのぼれます。技能を押すと、そこまでの道筋が光ります。
ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
磁力線の性質、直線電流・円形電流・ソレノイドがつくる磁場の強さの式、右ねじの法則を順に確かめよう。
ヒント 2
磁場の強さは、直線電流が 、円形電流の中心が 、ソレノイドの内部が である。ソレノイドの内部の磁場は中心軸に平行で一様である。
ヒント 3
イとオは上の式と磁場の向きから誤りとわかる。カは、右ねじを上向きに進めるときに真上から見てどちら向きに回すかを考えよう。正しいものは 1 つではない。
答えと解説
答えを見る
ア, ウ, エ
どこでつまずきましたか？（選ぶと、戻る場所を案内します）
解説を読む
電流がつくる磁場の強さ は、教科書で次のように表される（ は電流の大きさ）。
- 直線電流から距離 の点:
- 半径 の円形電流の中心:
- 単位長さあたりの巻数 のソレノイドの内部:
磁場の向きは右ねじの法則で決まる。
- ア 正しい。磁力線は各点で磁場の向きを接線の向きとして描いた線である。1 つの点で磁場の向きは 1 つに決まるので、磁力線が交わったり枝分かれしたりすることはない。
- イ 誤り。 なので、磁場の強さは距離 に反比例する（2 乗に反比例するのではない）。
- ウ 正しい。 なので、 が同じなら半径 が小さいほど中心の磁場は強い。
- エ 正しい。 で、断面積を含まない。 と が同じなら、断面積によらず内部の磁場の強さは同じである。
- オ 誤り。十分に長いソレノイドの内部には、中心軸に平行な一様な磁場ができる。
- カ 誤り。右ねじの法則より、右ねじの進む向きを電流の向き（鉛直上向き）にとると、ねじを回す向きが磁場の向きになる。上向きに進む右ねじは、真上から見下ろすと反時計回りに回るので、磁場の向きは反時計回りである。
よって、正しいものは ア, ウ, エ である。
別解
各選択肢を確かめる。
- ア: 磁力線は磁場の向きを表す線で、交わったり枝分かれしたりすると 1 点で磁場の向きが 2 つ以上になってしまう。正しい。
- イ: 直線電流がつくる磁場の強さは で、距離 に反比例する（2 乗には反比例しない）。誤り。
- ウ: 円形電流が中心につくる磁場の強さは で、半径 が小さいほど強い。正しい。
- エ: 十分長いソレノイド内部の磁場の強さは で、断面積によらない。正しい。
- オ: ソレノイド内部の磁場は中心軸に平行である。垂直ではない。誤り。
- カ: 右ねじの法則より、電流が上向きのとき、真上から見下ろすと磁場の向きは反時計回りである。時計回りではない。誤り。
正しいものはア、ウ、エ。