磁界及び磁束に関する記述として,誤っているものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。…
理論 第4問
磁界及び磁束に関する記述として,誤っているものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。
- (1)1 m 当たりの巻数がN の無限に長いソレノイドに電流I [A]を流すと,ソレノイドの内部には磁界H=N I [A/m]が生じる。磁界の大きさは,ソレノイドの寸法や内部に存在する物質の種類に影響されない。
- (2)均一磁界中において,磁界の方向と直角に置かれた直線状導体に直流電流を流すと,導体には電流の大きさに比例した力が働く。
- (3)2 本の平行な直線状導体に反対向きの電流を流すと,導体には導体間距離の2 乗に反比例した反発力が働く。
- (4)フレミングの左手の法則では,親指の向きが導体に働く力の向きを示す。
- (5)磁気回路において,透磁率は電気回路の導電率に,磁束は電気回路の電流にそれぞれ対応する。
正答 (3)
正答は (3)。
【誤りの選択肢 (3)】
「導体間距離の2乗に反比例した反発力が働く」が誤りです。平行な2本の直線状導体の間に働く力は、距離の1乗に反比例します。導体1が距離r の位置に作る磁界は
H = I1 ÷ (2 × 円周率 × r)
であり、これは距離に反比例します。この磁界の中に置かれた導体2(長さl、電流I2)に働く力は
F = μ × H × I2 × l
= μ × I1 × I2 × l ÷ (2 × 円周率 × r)
となり、やはり距離r の1乗に反比例します。1メートル当たりで書けば
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F = 2 × 10のマイナス7乗 × I1 × I2 ÷ r [N/m]
です(真空中の場合)。力の向きについては、同じ向きの電流なら吸引力、反対向きの電流なら反発力となりますから、この部分の記述自体は正しく、距離の依存の仕方だけが誤りです。距離の2乗に反比例するのは、点電荷どうしに働くクーロン力や、点磁極どうしに働く力です。混同しないようにしてください。
【正しい選択肢の確認】
(1) 無限に長いソレノイドの内部の磁界は
H = N × I
で、1メートル当たりの巻数N と電流I だけで決まります。磁界の強さH は、磁束密度B と違って透磁率を含まないので、内部に置かれた物質の種類にも、コイルの直径などの寸法にもよりません。正しい記述です。
(2) 磁界中の導体に働く力は
F = B × I × l × sinθ
で、磁界と直角(θ = 90度)なら F = B × I × l です。電流の大きさに比例します。正しい記述です。
(4) フレミングの左手の法則では、中指が電流、人差し指が磁界、
親指が力の向きを表します。正しい記述です。(発電機の起電力を扱う右手の法則では、中指が起電力、人差し指が磁界、親指が運動の向きです。)
(5) 磁気回路と電気回路の対応は次のとおりです。
起磁力 - 起電力
磁束 - 電流
磁気抵抗 - 電気抵抗
透磁率 - 導電率
正しい記述です。
出典:令和5年度上期第三種電気主任技術者 理論科目 問4(一般財団法人 電気技術者試験センター 公表)出典元ページ
最終更新日
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