【STEP4-3】コイルとソレノイド｜磁界を集めて強くする

Lesson3　コイルとソレノイド｜磁界を集めて強くする

一本の導線の周りにできる磁界を、
同じ向きに何回も重ねたものがコイルです。

磁気で手が止まりやすいのは、
公式が多いからだけではありません。

巻数だけを見て、
電流の向きやコイルの長さを見落とすこと。

このLessonでは、
式を選ぶ前に「原因 → 磁界・磁束 → 結果」の順番を図にします。

磁気は、
矢印を描いてから式を選ぶ。

まず、現象を言葉で読む

円形コイルでは、
導線の各部分がつくる磁界が中心で同じ向きに重なります。
長いソレノイドでは、
内部にほぼ一様な磁界ができます。
右手の指をコイル電流の向きに沿わせたとき、
親指がコイル内部の磁界とN極の向きを示します。

• 巻数Nが増えるほど強い
• 電流Iが増えるほど強い
• コイルが長いほど単位長さあたりの巻数が減り弱い
• 右手の親指はコイルのN極

計算前に、増減と向きを予想する

公式へ数字を入れる前に、
何を大きくすると答えが増えるか、
どの矢印が原因かを確認します。

H=\frac{NI}{\ell}

磁界はアンペアターン NI に比例し、
磁路長 ℓ に反比例します。

小さな数字で確認する

N=500回、I=0.20 A、ℓ=0.50 mなら、H=500×0.20/0.50=200 A/mです。
巻数を1000回にすると400 A/mになります。

計算結果だけで終わらず、
最初の予想と一致したかを確かめてください。
予想と逆なら、
計算より先に式の分子・分母、
角度、
単位を見直します。

向きを決める道具を選ぶ

手の形を作る前に、「今回は何を求めるのか」を一行で書きます。

はるの気づき

コイルの問題でN極を当てようとして混乱したとき、
一本の輪に戻りました。
各導線がつくる磁界を中心で重ねると、N極は暗記ではなく結果として見えます。

分からない場所へ戻ることは、
後退ではありません。
矢印と原因をつなぎ直す作業です。

電験3種では、ここを確認する

1. 巻数・電流・長さの増減
2. コイル電流からN極を決める
3. cmとmmをmに直す

数値が出たら単位を先にそろえ、
向きが出たら「・＝手前」「×＝奥」を図へ書き込みます。

まとめ

円形コイルでは、
導線の各部分がつくる磁界が中心で同じ向きに重なります。
長いソレノイドでは、
内部にほぼ一様な磁界ができます。
右手の指をコイル電流の向きに沿わせたとき、
親指がコイル内部の磁界とN極の向きを示します。

次はLesson4「磁束と磁束密度」です。