《理論》〈電磁気〉[R2:問4]磁力線に関する論説問題

【問題】

【難易度】★★☆☆☆(やや易しい)

磁力線は,磁極の働きを理解するのに考えた仮想的な線である。この磁力線に関する記述として,誤っているものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

(1) 磁力線は,磁石の\( \ \mathrm {N} \ \)極から出て\( \ \mathrm {S} \ \)極に入る。

(2) 磁極周囲の物質の透磁率を\( \ \mu \ \mathrm {[H/m]} \ \)とすると,\( \ m \ \mathrm {[Wb]} \ \)の磁極から\( \ \displaystyle \frac {m}{\mu } \ \)本の磁力線が出入りする。

(3) 磁力線の接線の向きは,その点の磁界の向きを表す。

(4) 磁力線の密度は,その点の磁束密度を表す。

(5) 磁力線同士は,互いに反発し合い,交わらない。

【ワンポイント解説】

磁力線の特徴に関して理解しているかを問う問題となっていますが,磁力線は電気力線と非常に特徴が似ているので合わせて覚えておくと良いと思います。

1.磁力線の特徴
磁力線は\( \ \mathrm {N} \ \)極から出て\( \ \mathrm {S} \ \)に向かう仮想の線で,以下のような特徴があります。
①磁力線の本数は磁荷\( \ m \ \mathrm {[Wb]} \ \),透磁率\( \ \mu \ \mathrm {[H/m]} \ \)を用いると,\( \ \displaystyle \frac {m}{\mu } \ \)本である。
②磁力線は\( \ \mathrm {N} \ \)極から出て\( \ \mathrm {S} \ \)に入る。
③磁力線同士は反発し合う。
④磁力線は枝分かれしたり,交差したりしない。
⑤磁力線の向きは磁界の向きと一致し,磁力線の密度は磁界の強さに比例する。

【解答】

解答:(4)
(1)正しい
ワンポイント解説「1.磁力線の特徴」の通り,磁力線は磁石の\( \ \mathrm {N} \ \)極から出て\( \ \mathrm {S} \ \)極に入ります。

(2)正しい
ワンポイント解説「1.磁力線の特徴」の通り,磁極周囲の物質の透磁率を\( \ \mu \ \mathrm {[H/m]} \ \)とすると,\( \ m \ \mathrm {[Wb]} \ \)の磁極から\( \ \displaystyle \frac {m}{\mu } \ \)本の磁力線が出入りすることになります。

(3)正しい
ワンポイント解説「1.磁力線の特徴」の通り,磁力線の接線の向きは,その点の磁界の向きを表します。

(4)誤り
ワンポイント解説「1.磁力線の特徴」の通り,磁力線の密度は,その点の磁束密度を表すのではなく,磁界の強さを表します。結果的に磁界の強さが強くなると磁束密度も大きくなりますが,透磁率\( \ \mu \ \mathrm {[H/m]} \ \)によっても変化するので,あくまで磁力線の密度は磁界の強さとなります。

(5)正しい
ワンポイント解説「1.磁力線の特徴」の通り,磁力線は枝分かれしたり,交差したりしません。