電磁力①解答

正解:(1)

解説:問題の様に導体の向き(電流I[A]の流れる向き)が磁界に対して直交しているときに電磁力の大きさが最大となりF=IBL[N]となる。導体の向きが磁界の向きに直交していない場合は、直交成分の長さを用いる。

図のように磁界と導体の角度をθとすると、直交成分はLsinθ[m]となるので、F=IBLsinθ[N]となる。直交するときにはsin90°=1なので、F=IBL[N]と一致する。また、磁界と同じ向きだとsin0°=0となり、F=0[N]、電磁力は働かない。

参考書によっては、F=IBLsinθ[N]を公式として紹介しているケースもあり、θ=90°を代入すればF=IBLも網羅できることになるので、効率的に覚えられるメリットも感じるが、あくまで私個人の感覚としては、フレミングの左手の法則に基づき、力・磁界・電流は全て直行することをベースとして考え、直行していない(斜めになっている)場合に、直行成分はどれだけあるかという本質を考えていけば、sinθ自体はあえて覚えておかなくても、自分の頭で考えだすことができる。また、sinθがシンプルに活用できるような角θが与えられたケースであれば、問題ないが、直接は使えない角δを与えられたときに、本来はδからθを導出して、そのθを公式に代入する必要がある場合でも、δをθと誤認識して直接代入してしまう可能性もある。ゆえに、私のオススメはF=IBLだけを覚え、それぞれの直行成分を意識しておくことである。

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