問題
無限に長い直線状導体に直流電流を流すと，導体の周りに磁界が生じる。この磁界中に小磁針を置くと，小磁針の \( \fbox { （ア） } \) は磁界の向きを指して静止する。そこで，小磁針を磁界の向きに沿って少しずつ動かしていくと，導体を中心とした \( \fbox { （イ） } \) の線が得られる。この線に沿って磁界の向きに矢印をつけたものを \( \fbox { （ウ） } \) という。
また，磁界の強さを調べてみると，電流の大きさに比例し，導体からの \( \fbox { （エ） } \) に反比例している。
上記の記述中の空白箇所(ア)～(エ)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。
$$ \begin{array}{ccccc} \ &（ア）&（イ）&（ウ）&（エ）\\ \hline (1) &\rm N極 &放射状 &電気力線 &距離の2乗 \\ \hline (2) &\rm N極 &同心円状 &電気力線 &距離の2乗 \\ \hline (3) &\rm S極 &放射状 &磁力線 &距離 \\ \hline (4) &\rm N極 &同心円状 &磁力線 &距離 \\ \hline (5) &\rm S極 &同心円状 &磁力線 &距離の2乗\\ \hline \end{array} $$
解説
答え：(4)
（ア） 磁界の向きと小磁針の向き
磁界中に小磁針（方位磁針）を置くと，小磁針の\(N\)極は，磁界の向きを指します。
（イ） 直線状導体を流れる電流が作る磁界
直線状導体を流れる電流が作る磁界の向きは下の図のように「同心円状」になります。
（ウ） 磁界の様子を表す線
磁界の様子を表した線のことを「磁力線」と呼びます。
（エ） 直線状導体を流れる電流が作る磁界の大きさ
直線状導体を流れる電流が作る磁界の大きさ \(H\ \rm[A/m]\) は，電流 \(I\ \rm[A]\)，導体からの距離 \(r\ \rm[m]\)とすると，
\( H = \displaystyle \frac{I}{2\pi r} \)
で計算することができます。
したがって，磁界の大きさは，電流の大きさに比例し，導体からの距離に反比例します。
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