物理の問題です。。。。。 （１４）

Question

物理の問題です。。。。。

（１４）十分長いソレノイドコイルに一定の電流が流れている。ソレノイドコイルの内外の磁束密度の大きさは？

解説もお願いします。

Answer 1

無限長ソレノイドを考察する場合には、これを無限遠で端部がつながった巨大なドーナツ状ソレノイドと考えると理解しやすいと思います。ドーナツ半径が無限大のドーナツ状ソレノイドの一部を見れば、直線ソレノイドと見なせます。
有限のドーナツ状ソレノイドにおいて、外部磁界は0であることが分かっているので、この事実を無限長ソレノイドに適用して考えます。
また、有限のドーナツ状ソレノイドの内部磁界は厳密には内部の半径方向の位置によって変化します（ドーナツの内側で磁界が強くなる）が、無限大ドーナツ状ソレノイドすなわち無限長ソレノイドでは内部磁界は均一と考えることができます。
したがって、内部磁界Hは単位長さ当たりの巻数nに電流Iを掛けたものになり
H=nI
これより、無限長ソレノイド内部の磁束密度Bは透磁率をμとして
B=μnI
となります。