磁束Φは面Sを通過する磁場の総量を表す量であり、Φ = ∫_S B · dA(あるいはスカラー積B·n dAの面積分)で定義される。閉曲線に沿う線積分∮B·dlはアンペールの法則に関連する量であり磁束とは異なる。選択肢3は電場の面積分であり、選択肢4は線積分で不適切である。磁束の概念はファラデーの法則による誘導起電力の計算などに用いられる。
Q6 : 半径Rの円形ループに電流Iが流れるとき、ループの中心での磁場の大きさはいくらか?
単一ループの中心における磁場はビオ・サバールの法則から導かれ、B = μ0 I / (2R)となる(向きはループ面の法線方向、右手の法則に従う)。これはループ全周からの寄与を積分した結果であり、半径Rに逆比例する。選択肢1,2,4は係数や分母が誤っており物理式と一致しないため不正解である。
Q7 : 磁場中を速度vで運動する電荷qに働く力(ローレンツ力)の大きさの正しい表現はどれか?
磁場による力(磁力)はローレンツ力の一部であり、電場Eによる力qEに加えて磁場による力はq v × Bで表される。大きさは|F| = q v B sinθ(θはvとBのなす角)であり、磁場方向に対して速度が平行または反平行のときは力がゼロになる。選択肢2はsinθ因子が欠けているため一般には不完全であり、他は次元や依存が誤っている。
理想ソレノイド(端効果を無視できる長さのソレノイド)内部の磁場は均一で、B = μ0 n Iで表される。ここでnは単位長さ当たりの巻数(turns per unit length)、Iは電流である。外部はほぼゼロとみなせる。したがってμ0 n I以外の選択肢はr依存や定数係数が誤りで、ソレノイドの標準的な近似と一致しない。
Q10 : 直線で無限に長い電流Iが流れる導線から距離r離れた点の磁場の大きさはどれか?
無限長直線導線の周りの磁場はビオ・サバールの法則またはアンペールの法則から導かれ、磁場の大きさはB = μ0 I / (2π r)となる。ここでμ0は真空の透磁率、Iは電流、rは導線からの距離である。向きは右手の法則に従い導線を親指の向きに握ったときの指の回る向きに沿う環状である。他の選択肢は定数因子やrの依存が間違っているため不正解である。