金沢医科大学物理2013年第3問

図の

$\triangle{\text{PQR}}$ は一辺が

$0.20$ mの正三角形であり、

$\text{P}$ 、

$\text{Q}$ 、

$\text{R}$ の各点において十分に長い導線が紙面を垂直に貫いている。これらをそれぞれ導線

$\text{P}$ 、導線

$\text{Q}$ および導線

$\text{R}$ と呼ぶことにする。点

$\text{S}$ および点

$\text{T}$ はそれぞれ辺

$\text{PQ}$ および辺

$\text{PR}$ の中点であり、点

$\text{O}$ は

$\triangle{\text{PQR}}$ の重心である。真空の透磁率を

$4\pi\times 10^{-7}$ N/A²とする。

(1) まず、導線 $\text{P}$ には紙面の表から裏の向きに、導線 $\text{Q}$ には紙面の裏から表の向きに、それぞれ $2.0$ Aの電流を流す。このとき、点 $\text{S}$ 、点 $\text{T}$ および点 $\text{O}$ における合成磁場の強さは、それぞれ $\fbox{19}$ A/m、 $\fbox{20}$ A/mおよび $\fbox{21}$ A/mである。
(2) 導線 $\text{P}$ と導線 $\text{Q}$ の電流の向きおよび強さはそのままに保ち、新たに導線 $\text{R}$ に紙面の表から裏の向きに $2.0$ の電流を流す。このとき、点 $\text{O}$ における合成磁場の強さは $\fbox{22}$ A/mである。
(3) 設問(2)の状態で、導線 $\text{Q}$ の単位長さが導線 $\text{P}$ および導線 $\text{R}$ から受ける力の合力の大きさは $\fbox{23}\times 10^{-6}$ Nであり、導線 $\text{R}$ の単位長さが導線 $\text{P}$ および導線 $\text{Q}$ から受ける力の合力の大きさは $\fbox{24}\times 10^{-6}$ Nである。