《理論》〈電磁気〉[H28:問4]中空鉄心中の磁束に関する空欄穴埋問題

【問題】

【難易度】★★★☆☆（普通）

図のように，磁極\( \ \mathrm {N，S} \ \)の間に中空球体鉄心を置くと，\( \ \mathrm {N} \ \)から\( \ \mathrm {S} \ \)に向かう磁束は，\( \ \fbox {　 （ア） 　} \ \)ようになる。このとき，球体鉄心の中空部分(内部の空間)の点\( \ \mathrm {A} \ \)では，磁束密度は極めて\( \ \fbox {　 （イ） 　} \ \)なる。これを\( \ \fbox {　 （ウ） 　} \ \)という。
ただし，磁極\( \ \mathrm {N，S} \ \)の間を通る磁束は，中空球体鉄心を置く前と置いた後とで変化しないものとする。

上記の記述中の空白箇所(ア)，(イ)及び(ウ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

\[
\begin{array}{cccc}
& （ア） & （イ） & （ウ） \\
\hline
(1) & 鉄心を避けて通る & 低　く & 磁気誘導 \\
\hline
(2) & 鉄心中を通る & 低　く & 磁気遮へい \\
\hline
(3) & 鉄心を避けて通る & 高　く & 磁気遮へい \\
\hline
(4) & 鉄心中を通る & 低　く & 磁気誘導 \\
\hline
(5) & 鉄心中を通る & 高　く & 磁気誘導 \\
\hline
\end{array}
\]

【ワンポイント解説】

下図に示すように鉄心を置くことで磁束は引き寄せられ，磁束は鉄心中の密度が高くなり，中空部分の磁束は大変低くなります。磁石に鉄が引き寄せられるのをイメージすれば良いです。ちなみに電界でも同様な現象は発生し，そちらは静電遮へいと言います。

【解答】

解答：(2)
(ア)
ワンポイント解説の図の通り，\( \ \mathrm {N} \ \)から\( \ \mathrm {S} \ \)に向かう磁束は磁束が鉄心に引き寄せられ，鉄心中を通ります。

(イ)
ワンポイント解説の図の通り，ほとんどの磁束は鉄心中を通るため，中空部分の磁束密度は極めて低くなります。

(ウ)
磁気が鉄などの金属で遮へいされることを磁気遮へいと言います。