目次
問４
図のように、原点Oを中心とし x 軸を中心軸とする半径 a [m] の円形導体ループに直線電流 \(I\) [A] を図の向きに流したとき、x 軸上の点、つまり、（x、y、z）=（x、0、0） に生じる磁界の x 方向成分 H（x）[A/m] を表すグラフとして、最も適切なものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
＜解答例＞
この問題は、答えの数値を求めるものではないので考え方を示します。答えを出すための参考にしてください。
問題を次の図のようにして考えてみます。
円形電流の原点 O の磁界が、一番強いのは感覚的にもわかりますね。
その大きさは、\(\cfrac{I}{2a}\) になります。
円形電流の原点 O から r [m] の電界の強さは、図の \(H_D\) になる。
問題では、\(H_D\) の x 軸上の電界を考えることになりますが、ここでは \(H_D\) の大きさを考えます。
電流から D [m] はなれた位置の電界は
\(H_D=\cfrac{I}{2πD}\) で求められるので
\(H_D=\cfrac{I}{2π\sqrt{a^2+r^2}}\) で表されます。
この式から、\(H_D\) の大きさは、原点Oからの r の距離に反比例することがわかる。
以上のことから、原点Oの磁界が一番大きいので、答えはグラフの（4）か（5）になります。
また、x 軸の原点 O から正方向の場合は、磁界の強さが反対になることはないので、（4）が正解になる。
正解は（４）になります。
