111分科測驗物理 第15題 詳解

中空圓筒形導體中的電流所產生的磁場，會對其載流粒子施加磁力，故被用於設計能提供安全核能且燃料不虞匱乏的核熔合反應器。圖 7 所示為筒壁很薄、半徑為 $R$ 的鋁製長直圓筒，電流 $I$ 平行於筒軸穩定流動，均勻通過筒壁各截面，而可當作為 $n$ 條完全相同且平行的長直載流導線，每條導線的電流都為 $i=I/n$。若 $n$ 比 1 大得多，並以 $\vec{P}$ 代表每單位面積垂直作用於筒壁的磁力，則下列敘述哪些正確？
(A) $\vec{P}$ 沿半徑向筒外
(B) $\vec{P}$ 沿半徑向筒內
(C) $|\vec{P}|$ 與 $R^2$ 成正比
(D) $|\vec{P}|$ 與 $I$ 成正比
(E) $|\vec{P}|$ 與 $I^2$ 成正比