電気の問題分からず困ってます。

質問

高校電気科卒で電気が得意だっだのですが式、答え共にまったく分かりません。誰かわかる人いませんか？

問題、図のように、２本の十分長い直線状平行導線（間隔ｄ＝50cm）に往復電流 I＝100[A]が流れている。両線に垂直な方向をｘ軸として、次の問いに答えよ。
（1）ｘ＞ｄにおけるｘ軸上原点によりxの点の磁束密度Bｘを表す式を求めよ。
（2）導線およびx軸の作る面内にあって、x軸に平行に速度ｖ＝10[m/s]で図示の方向に運動する長さ1[m]の直線導体abに生じる起電力の大きさと方向を求めよ。

回答No.2

B-juggler

こんばんは。

これは失礼。（２）はまずいです＞＜

ｘ＝０．１　から始まるから、ｘ＜ｄの部分が含まれますね。

これ厄介ですよ。。

ｘ＝ｄ　のところで、発生する磁界は０　になりますからね。

ｘ＜ｄ　のときは、左の電流によって受ける磁界のほうがより強く影響が出て

ｘ＞ｄのときは、左の電流による磁界は無視できますから。

現役にやってもらうのが一番早そうですね。

申し訳ない、勘違いがありました。

前のままでは解けませんです。　あれ、ん？

ヾ（＠⌒ー⌒＠）ノ

０．１≦ｘ≦０．５　の分は　０．５≦ｘ≦０．９　（差は０．４ですよね）

の分できれいに相殺できるかな♪

あれ、でもなんかおかしいな。　とりあえず白旗にしておきます＞＜

申し訳ありません　。　思いついたら行きますね。

ひとまず、今はちょっとダメそうです。。

(=^. .^=)　ｍ（＿　＿）ｍ　(=^. .^=)

お礼

了解しました。色々思考して頂き、ありがとうございます。

回答No.1

B-juggler

スイマセン、少し遅くなりました。

電気工学出身、今数学屋さん（病気で臥せっているけど）(o｀・ω・)ゞデシ!!

もろもろ了解です。

えっと、ちょっと厄介は厄介ですね・・・。

マックスウエルの方程式　（４つある分です）　の

ｒｏｔ　Ｈ　＝　Ｊ　＋　∂Ｅ／∂ｔ　　（Ｈ，Ｊ，Ｅ　はベクトル）　を使うんだけど、

電界はないので、　ｒｏｔ　Ｈ　＝　Ｊ　としていいようですね。

ここまで難しく考えなくても、　Ｊ　は電荷束なので（早い話が電流です）、

二本の電流が作る、磁界を求めてあげればいいんですね＾＾；

表面積積分の　∫Ｉ（内積）ｎ　ｄｒ　＝　２πｒＩ　でしょうかね。　ｎは単位ベクトル。

電流が二本あるので、　ｒ　が違って、磁界の方向が変わりますね。

左の電流が作る磁界が、画面手前から奥へ。

右の電流が作る磁界が、画面奥から手前ですね・・。

　＃これは、フレミングか、右ねじで　結果は同じです。

おっと、忘れてました。

Ｂ　＝　μＨ　なので　割らなきゃね。　μは　誘電率になるのかなここでは。

Ｂ＝２πＩ　ｒ　／μ　　になりますね。

さてここで問題は、左の電流が作る磁界は　２πＩ　（ｘ＋ｄ）　／μ　になるので、

方向がま逆だから、引き算になって、消えてしまいます。

　＃変数ｘが・・・。

そうはならないのは、なんとなく分かってもらえると思いますが、

ｘ＝ｄ　のところで、　左の電流が作る磁界は　０　になっているんですね。

右側の電流の磁界で、相殺されているんですね。

ｘ＞ｄ　なら、右の電流だけ考えればいいので、　（ながなが書きましたが）

Ｂ（ｘ）　＝　２πＩｘ／μ　　（ｘ＞ｄ）　になると思いますよ。

　ちょっと注意がいるのは、表面積積分するときに、ホントは０です。

円盤で厚みがないので、表面積は０になってしまいます。

ですが、これは一様に電荷が分布しているので（電流ですから）、

ドラム缶みたいに、円柱と見て、　円柱の表面積　２πｒ×（高さ）とみて、

高さを１　として計算できます。　あるいは、電荷が一個あると思っても同じことですが。

こっちのほうが分かりやすいのかもしれません（？）

双極子モーメント、電荷対の考え方で、解いたほうが分かりやすいかも？

起電力は、　高さが　１　とできないので、この場合ｖ　としてあげて、

磁界の動きが　変動した磁界Ｂ（ｘ）＝　∫｛０→１｝２πＩｘ　ｖ　／μ　　ｄｘなので

これを打ち消す、磁界が発生するような、電流が棒に発生しますね。

こっちは静電誘導の式で　ｄｉｖ　Ｂ　＝０　Ｂもベクトル。　

　＃起電させて、電流流して、０にすればいいって言う式です。

変動した磁界は　Ｂ’＝２πＩｖ／μ　を、棒に電流流して消せばいいんですよ。

ｄｉｖ　Ｄ　＝ρ　　ρは抵抗率です。　Ｉ＝Ｒ／Ｅ　ですね＾＾；

　　Ｄ＝εＥ　εは静電容量です。　空気の静電容量がからみます。

と、これで方向を決めて。ｄｉｖ　Ｂ　＝　０　　

あとは、σＥ＝Ｊ　Ｊは上記にもありますが、電流のことです
（ベクトルなのでＩだと都合が悪い）　σは　１／ρ　です。　伝導率になりますね。

　表面積積分をしてあげて、長さ１ｍなので　

同じ式がでてきて、方向だけ気をつければ問題ないかと。

長々難しく書いてしまいました。

物理のカテゴリーで、「電気工学の問題です」。

と出したら、もっと分かりやすいのがでてくると思います　。

スイマセン、電気工学から離れて久しいので、難しく自分が理解できていることしか

書けないでいます＞＜

分かりやすくかければいいのですが・・・。

かかれるときは、「昇給」がかかっているなんて言うことは書かないほうがいいです。

会社で「同僚に聞かれてうまく説明できない」　位にしておいたほうがいいかと。

σ(・・*)の計算があっているかどうかも自信がないので、

多分こうだと思うんですが・・・　位で。

そういうことで、物理で、少しこうだと思うけど　という部分を足して

出されたほうがいいかと思います。

(=^. .^=)　ｍ（＿　＿）ｍ　(=^. .^=)

これ結構厄介ですよ＞＜

お礼

アドバイスまで、ありがとうございます。（2）の答えがいまいちわかりませんでしたが・・・理解出来るよう頑張って見ます。