電磁気難関大の二次試験で出てくる
単位長さあたりの巻き数の単位 の意味を言葉から理解する
次元 [L⁻¹]
検算のポイント
答えが単位長さあたりの巻き数なら、右辺の単位は になっているはず。ならなければ、どこかが間違っています。
このページでわかること
- 単位長さあたりの巻き数を言葉でどう言い表すか
- その言葉を単位に置き換えると、なぜ になるのか
単位長さあたりの巻き数とは? 言葉で意味をつかむ
単位長さあたりの巻き数とは 長さ 1 m あたりの巻き数。
言葉の式
単位長さあたりの巻き数 = 全体の巻き数 ÷ コイルの長さ
言葉の式に出てくるそれぞれの言葉は、すでに単位がわかっている量です。言葉を単位に置き換えてみましょう。
[単位長さあたりの巻き数]
言葉の通りに単位を並べるだけで、 が出てきました。
よくある誤解:単位長さあたりの巻き数に単位はない?
全体の巻き数 N(単位なし)と、単位長さあたりの巻き数 n(m⁻¹)は別の量です。B = μ₀NI と書くと右辺の単位が T にならず、間違いだとわかります。
全体の巻き数 N(単位なし)と、単位長さあたりの巻き数 n(m⁻¹)は別の量です。B = μ₀NI と書くと右辺の単位が T にならず、間違いだとわかります。
よくある間違い:同じ単位でも別の量
次の量は 単位長さあたりの巻き数 と次元 [L⁻¹] が同じです。単位が一致しても意味が違うことがあるので、検算のときは「何を表す量か」も確かめましょう。
単位長さあたりの巻き数が出てくる公式
まとめ
- 単位長さあたりの巻き数とは、長さ 1 m あたりの巻き数。
- 言葉の式 単位長さあたりの巻き数 = 全体の巻き数 ÷ コイルの長さ を単位に置き換えると 。
練習問題:分子と分母を見きわめる
問題文には単位が書いてあります。計算はしなくてかまいません。どの単位が分子(上)に、どの単位が分母(下)に来るかだけを考えて選んでください。
問1単位長さあたりの巻き数は「全体の巻き数 ÷ コイルの長さ」で求められます。「全体の巻き数」[単位なし]、「コイルの長さ」[] のとき、単位長さあたりの巻き数の単位はどれ?
答えと解説
正解:B
分子に来る単位はなく(1)、割る量(コイルの長さ)の単位が分母に来ます。まとめると 。
問2ソレノイド内部の磁場 を使います。B 「磁束密度」[]、μ₀ 「透磁率」[]、I 「電流」[] のとき、単位長さあたりの巻き数 n の単位はどれ?
答えと解説
正解:D
式を n について解くと 。分子・分母にそれぞれの単位を入れると = = 。
問3単位長さあたりの巻き数 = 全体の巻き数 ÷ コイルの長さ です。「単位長さあたりの巻き数」[] のとき、「コイルの長さ」の単位はどれ?
答えと解説
正解:A
言葉の式を「コイルの長さ」について解き直すと「コイルの長さ = 全体の巻き数 ÷ 単位長さあたりの巻き数」。単位を入れると = 。