【STEP4-2】電流がつくる磁界｜電流の周りには磁界ができる

Lesson2　電流がつくる磁界｜電流の周りには磁界ができる

Lesson1では磁石がつくる磁界を見ました。
今度は、
導線を流れる電流が磁界の原因になることを確かめます。

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。

右ねじの手の形を覚えていても、
親指と残りの指が何を表すかを取り違えること。

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

まっすぐな導線に電流を流すと、
導線を中心とする同心円状の磁界ができます。
右ねじの親指を電流 I の向きに合わせると、
残りの指が巻く向きが磁界 H の向きです。
磁界は電流に比例し、
導線からの距離に反比例します。

• 親指＝電流の向き
• 曲げた指＝磁界の向き
• 電流が2倍なら磁界も2倍
• 距離が2倍なら磁界は2分の1

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{I}{2\pi r}

I は原因となる電流、r は導線から測った距離です。
分母に r があるので、
離れるほど弱くなります。

小さな数字で確認する

I=4 A、r=0.20 m のとき、H=4/(2π×0.20)≒3.18 A/m。
距離を0.40 mにすると約1.59 A/mになり、
予想どおり半分です。

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

右ねじを何度も作っても解けなかったのは、
親指を何に合わせるかを言葉にしていなかったからでした。「親指は原因の電流」と声に出すだけで、
取り違えが減りました。

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. 紙面の手前「・」と奥「×」から磁界の向きを決める
2. Iとrの比例・反比例
3. cmをmへ直して代入する

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

まっすぐな導線に電流を流すと、
導線を中心とする同心円状の磁界ができます。
右ねじの親指を電流 I の向きに合わせると、
残りの指が巻く向きが磁界 H の向きです。
磁界は電流に比例し、
導線からの距離に反比例します。

次はLesson3「コイルとソレノイド」です。