29番がわからないのですが教えてもらいたいですよろしくお願いします

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質問者：あやはさなまねさ
質問日時：2019/08/03 01:55
回答数：5件

29番がわからないのですが教えてもらいたいです
よろしくお願いします

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No.5

回答者： yhr2
回答日時：2019/08/03 12:12

いろいろなやり方がありますが、②③④の電流が①の位置につくる磁界の大きさを求めて、その磁界中に①の電流を流したときに働く力を求めるやり方で求めましょう。

（#1 さんのやり方でもよいです。ご自分でやってみてください）

②④の「丸ボッチ」のしるしは「矢を前から見たところ」の図ですから、電流は「紙の裏側から表に」向かって流れています。従って、出来る磁界はその「右ねじの方向」で、紙面では「反時計回り」です。
従って
②の電流が①の位置に作る磁界の向きは「左向き」、大きさは
　B2 = μ0*I/(2パイr2) = μ0*20[A]/(2パイ* 4[m]) = μ0*5/(2パイ) [Wb/m^2]
④の電流が①の位置に作る磁界の向きは「下向き」、大きさは
　B4 = μ0*I/(2パイr4) = μ0*20[A]/(2パイ* 4[m]) = μ0*5/(2パイ) [Wb/m^2]

③の「ばってん」のしるしは「矢を後ろから見たところ」の図ですから、電流は「紙の表側から裏側に」向かって流れています。従って、出来る磁界はその「右ねじの方向」で、紙面では「時計回り」です。
従って
③の電流が①の位置に作る磁界の向きは「斜め右上向き」、大きさは
　B3 = μ0*I/(2パイr3) = μ0*20[A]/(2パイ* 4√2 [m]) = μ0*5√2/(4パイ) [Wb/m^2]

この３つの磁界のを合成すると、①の位置での磁界は
②④の合成：「斜め左下向き」に B24 = μ0*5√2/(2パイ) [Wb/m^2]
これは B3 と逆向きで、大きさが２倍なので、これと B3 を合成したものは
②③④の合成：「斜め左下向き」に B = μ0*5√2/(4パイ) [Wb/m^2]
ということになります。

この位置に①のように「紙の表側から裏側に」向かって電流を流せば、働く力は「フレミング左手の法則」から
・方向は「斜め左上向き」
・大きさは
　　F = B * I * L = μ0*5√2/(4パイ) [Wb/m^2] * 20[A] * 1[m]
　　= μ0*100√2 /(4パイ)
　　= 4パイ * 10^(-7) * 100√2 /(4パイ)
　　= 100√2 * 10^(-7)
　　≒ 14 * 10^(-6) [N]

従って、右向きを角度の基準とすれば、選択肢では「a」「h」でしょう。