【演習】電流が磁場から受ける力

物理【電磁気】第19講『電流が磁場から受ける力』の講義内容に関連する演習問題です。 講義編を未読の方は問題を解く前にご一読ください。

電流が磁場から受ける力電流を流すとその周囲に磁場が生じます。では，はじめから磁場が存在しているところで電流を流すと何が起こるでしょうか？...

問題

[Level.1]
鉛直上向き，強さ20A/mの一様な磁場がある。 この磁場に垂直になるように，南北方向に導線を張り，北向きに1.0Aの電流を流した。 この導線の0.10mの部分が受ける力の大きさと向きを求めよ。 ただし，透磁率を4π×10^-7N/A²とする。

[Level.2]
強さ50A/mの一様な磁場中に，磁場となす角が30°になるように導線を張り，1.2Aの電流を流した。 この導線の0.10mの部分が受ける力の大きさを求めよ。 ただし，透磁率を4π×10^-7N/A²とする。

[Level.3]
十分に長い2本の導線A,Bをr[m]離して平行に配置する。 A,Bそれぞれに電流を流すと，Aを流れる電流は，Bの電流がつくる磁場から力を受ける。 透磁率をμ，AにI₁[A]，BにI₂[A]の電流がそれぞれ同じ向きに流れているものとして，導線AのL[m]の部分が受ける力の大きさを求めよ。 また，この力の向きはBに近づく向きか，それとも遠ざかる向きか。

この下に答えを載せていますが，まずは自力で考えてみましょう。

答え

[Level.1]
2.5×10^-6N，東向き

[Level.2]
3.8×10^-6N

[Level.3]
\(\frac{\mu I_{1}I_{2}L}{2 \pi r}\)，近づく向き