円形コイルの中心軸に作られる磁場の向きは?

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PHYさん
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円形コイルに電流を流したときに,磁場の向きは上図のようになります.

今回は,なぜこのような向きになるのかを説明していきます.

前提として,次のことを確認しておきましょう.

電流が作る磁場の向き

電流の向きを右手の親指の向きとすると,残りの4本指の向きに磁場をつくる.(右ねじの法則)

PHYさん
PHYさん

円形コイルに流れる電流の各部分がつくる磁場を考え,それを合成することで向きを調べましょう.

PHYさん
PHYさん

円を4等分にし,それぞれA , B , C , Dとしましょう.

まずは,AとCの微小部分に流れる電流が作る磁場を考えます.

電流が作る磁場の向きをわかりやすいようにするために,D側から見ると,次のようになります.

PHYさん
PHYさん

D側からみると,Aは手前から奥方向へ,Cは奥から手前方向に電流が流れています.

右ねじの法則より,Aの微小部分に流れる電流が円形コイルの軸上に作る磁場の向きは上図の緑色の向きに,Cの微小部分に流れる電流が円形コイルの軸乗に作る磁場の向きは上図のピンク色の向きになります.

NEKO
NEKO

2つの磁場を合成すると,円形コイルの軸上につくられる磁場は,図の真上の向きになるんだね!

PHYさん
PHYさん

そういうことです.

BとDに流れる電流が作る磁場も同じく図の真上になりますね.

そのほかも軸について対称な2点を選べば,その2点に流れる電流が作る磁場はやはり真上になり,結果,円形コイルの電流が軸上に作る磁場は円形コイルが中心に作る磁場の方向と同じとなります.

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