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第三種電気主任技術者・2021年度・理論

2021年度 理論 問4

静電気・コンデンサ静電気静電容量

問題文

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次の文章は、電磁誘導に関する記述である。

図のように、コイルと磁石を配置し、磁石の磁束がコイルを貫いている。

  1. スイッチSを閉じた状態で磁石をコイルに近づけると、コイルには (ア) の向きに電流が流れる。
  2. コイルの巻数が200であるとする。スイッチSを開いた状態でコイルの断面を貫く磁束を 0.50.5 s の間に 1010 mWb だけ直線的に増加させると、磁束鎖交数は (イ) Wb だけ変化する。また、この 0.50.5 s の間にコイルに発生する誘導起電力の大きさは (ウ) Vとなる。ただし、コイル断面の位置によらずコイルの磁束は一定とする。

上記の記述中の空白箇所 (ア) ～ (ウ) に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

2021年度 理論 問4の問題図1

出典：第三種電気主任技術者 2021年度 理論 問4

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正答：(4)

要点

正解は(4)。N極が近づくと、コイルは磁束の増加を妨げる向きの磁界を作るため、電流の向きはレンツの法則で決まります。磁束鎖交数は N\Delta\Phi=2 Wb、誘導起電力は 2/0.5=4 V です。

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正解は(4)です。
レンツの法則より、磁石の N 極がコイルに近づくと、コイルにはその変化を妨げる向きの磁界を生じる電流が流れます。図の向きでは、(ア) は ② です。

磁束鎖交数の変化は、巻数 N=200N=200、磁束変化量 ΔΦ=10 mWb=0.01 Wb\Delta \Phi = 10\,\mathrm{mWb}=0.01\,\mathrm{Wb} より、
Δ(NΦ)=NΔΦ=200×0.01=2 Wb \Delta (N\Phi)=N\Delta \Phi = 200 \times 0.01 = 2 \,\mathrm{Wb}
となるので、(イ) は 2 です。

誘導起電力の大きさは
e=Δ(NΦ)Δt=20.5=4 V e=\frac{\Delta (N\Phi)}{\Delta t}=\frac{2}{0.5}=4 \,\mathrm{V}
より、(ウ) は 4 です。

したがって、正しい組合せは 選択肢4 です。

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