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 1m の意味を言葉から理解する

1m
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 1m 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 1m 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。

言葉何の量か単位
全体の巻き数個数・無次元数1(無次元)
コイルの長さ長さm
[単位長さあたりの巻き数] =1÷m
   =1m

言葉の通りに単位を並べるだけで、1m 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。

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 1m。

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」[m] 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 1m

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 1m。

問2ソレノイド内部の磁場 B=μ0nI を使います。B 「磁束密度」[T]、μ₀ 「透磁率」[Hm]、I 「電流」[A] 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 THm·A

式を n について解くと n=Bμ0I。分子・分母にそれぞれの単位を入れると THm·A = T·mH·A = 1m。

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」[1m] のとき、「コイルの長さ」の単位はどれ?

答えと解説

正解:A 11m

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 11m = m。