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平行電流が及ぼし合う力 (Force between two parallel current-carring wires)

十分に長い2本の平行導線を r m 離して,一方に電流 I1 A ,他方に電流 I2 A を流すと,互いに電磁力を及ぼし合う.このとき,お互いの導線の長さ l m の部分にはたらく力の大きさ F N

F= μI1I2 2πr lN

となる.ここで,平行電流 I1 I2 が同じ向きに流れる場合,2つの導線にはお互いに引き合う力(引力)がはたらき, I1 I2 が反対向きに流れる場合,お互いに反発し合う力(斥力)がはたらく.

直線電流 I1 I2 が同じ向きの場合を考えよう. I1 によって I2 の位置につくられる磁束密度の大きさ B1 T

B1 = μI1 2πr

であり,その向きは右ねじの法則より,図のように定まる(直線電流がつくる磁場).ここで μ N/A2 透磁率である.この磁場によって,電流 I2 の流れる導線の長さ l m の部分にはたらく電磁力の大きさは

F= I2B1l = I2 μI1 2πr l = μI1I2 2πr l

であり,その向きは フレミングの左手の法則 より,図のように I1 の流れる導線への向きとなる.電流 I1 の流れる導線の長さ l m の部分にはたらく電磁力の大きさも同じであり,その向きは I2 の流れる導線への向きとなる.したがって2つの導線には引力がはたらくことが分かる.


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学生スタッフ作成

2023年12月21日

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