物理

質問

鉛直上向きの一様な地場中において、質量1×10＾－2kg、長さ5×10＾－2mの導体棒PQを軽い導線でつるし、水平に保った。この導体に3Ａの電流を流すと、鉛直と30℃傾いて静止した。PQでは、どちらに電流が流れてるか。また、地場の磁束密度の大きさはいくらか。

磁束密度がわかりません
よろしくお願いします。

回答No.1

rnakamra

磁束密度Bの中に長さLの真直ぐな電線がありそこに電流Iが流れているとします。
電線と磁束密度のなす角度をθとするとこの電線には
F=B*I*L*sinθ
の大きさの力が電線の向きと磁束の向きにそれぞれ垂直な方向(2方向ありますがどちらであるかはフレミングの左手の法則で決まります)に働きます。

ここで気をつけておいて欲しいのはθの大きさと力の向きです。この問題では水平な電線、鉛直上向きの磁場となっていますのでθは90°です。
力の向きは電線の向きと磁界の向きに垂直な方向、つまり、電線に垂直な水平横向きの力になります。

これから磁束密度の大きさを求めるには力の釣り合いを考える必要があります。
この電線には3つの力が働いています。その全てを図に書いて水平方向成分と鉛直方向成分に分けてつりあいを考えればよいでしょう。