電流による磁界の大きさ①(過去問にチャレンジ)解答

正解:(2)

解説:

H1[A/m]を先に求める。図1に補助線を引くと、図4のように底角が45°の二等辺三角形4つに分割できる。

正方形1辺により点O1に発生する磁界は、図3により発生する磁界がH=I/4πr (cosθ1+cosθ2)になることを利用する。図3と照らし合わせると、r=1/2a[m]、θ1=45°、θ2=45°より、H=I/(4π×1/2a) (cos45°+cos45°)=I/(2πa) (1/√2+1/√2)=I/(2πa) √2 [A/m]の磁界が1辺あたり発生する。これが、4辺とも同じ向き大きさで中心点O1に磁界を発生するので、合計はH1=I/(2πa) √2×4=2√2I/πa [A/m]
 次にH2[A/m]を求める。ビオ・サバールの法則より、H2=I/2r =I/(2×1/2 a)=I/a[A/m]

したがって、H1/H2=$\frac{2√2I/πa}{I/a}=2√2/π = 2×1.4142/3.14 = 0.90076$となり、最も近い選択肢は(2)0.90である。

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