2023年度 下期 理論 問4

正解は(2)です。
この問題では、各導体の周囲にできる磁界の向きを先に整理し、その磁界の中で別の導体がどちらへ力を受けるかを順に判断することがポイントです。

導体Aの電流 $I_A$ が作る磁界により、導体Bの各辺に力が働きます。
上下の辺に働く力は大きさが等しく逆向きのため打ち消し合います。
Aに近い辺（距離 $d$）には、$I_A$ と逆向き（反平行）の電流が流れているため、反発力（$+x$ 方向）が働きます。
Aに遠い辺（距離 $d+a$）には、$I_A$ と同じ向き（平行）の電流が流れているため、吸引力（$-x$ 方向）が働きます。
近い辺の方が磁界が強いため、全体としては $+x$ 方向の反発力となります。
力の大きさは：
$$F = \frac{\mu_0 I_A I_B a}{2\pi d} - \frac{\mu_0 I_A I_B a}{2\pi (d+a)} = \frac{\mu_0 I_A I_B a^2}{2\pi d(d+a)}$$
以上より、選択肢(2)が正解です。