電磁気難関大レベル

ソレノイドの磁場で全体の巻き数 N を使う

問題

長さ l、全体の巻き数 N のソレノイドに電流 I を流した。内部の磁束密度の大きさ B を求めよ。真空の透磁率を μ₀ とする。

ありがちな答えB=μ0NI

答えの単位で検算する

手順1 求めたい量の単位を確かめる

求めたいのは磁束密度 B。単位は T(= kgA·s2)。

使える量の単位:

手順2 答えの右辺に単位を当てはめる

数字の係数(2、12、π など)は単位をもたないので無視します。

[μ0NI] =Hm·A=kg·mA·s2 × 不一致
手順3 比べる

求めたい量は kgA·s2 なのに、答えの単位が合いません。この答えはどこかが間違っています。

どこで間違えやすいか

公式 B = μ₀nI の n は「単位長さあたりの巻き数」(n=Nl)。全体の巻き数 N をそのまま入れてしまった。

正しい答え

正しい答えB=μ0NIl
[μ0NIl] =Hm·Am=kgA·s2 ○ 一致

単位が kgA·s2 になり、求めたい量と一致しました。

単位が合っても、答えが正しいとは限りません(係数や sin・cos の間違いは見つけられません)。ただ、単位が合わなければ必ず間違いなので、見直す場所を絞り込めます。

コイル・電磁誘導のほかのミス

コイル・電磁誘導の検算のコツ

巻き数 N(単位なし)と単位長さあたりの巻き数 n(1m)、磁束 Φ(Wb)と磁束密度 B(T)を取り違えやすいテーマです。V=Wbs、H=WbA、T=Wbm2 の3つを覚えておくと、検算がぐっと速くなります。

→ コイル・電磁誘導のミスをまとめて見る

→ 磁束密度の単位の意味を調べる → 検算のやり方