今回は令和3年度 理論科目 A問題4を解説します。コイルに磁石（N極）を近づけたときの誘導電流の向き、巻数200のコイルの磁束鎖交数の変化と誘導起電力を求める空欄補充問題です。
N極を近づけると左向きの磁束が増加します。レンツの法則により、コイルは右向きの磁束を作ってこの増加を妨げるため、問題図の巻線では電流②が流れます。磁束鎖交数の変化はNΔΦ、誘導起電力の大きさは|e|＝N|ΔΦ|/Δtで求めます。
令和3年度 理論科目 A問題4：問題文と選択肢
まずは、令和3年度に実際に出題された問題文と選択肢を確認しましょう。
出典：一般財団法人 電気技術者試験センター「令和3年度 第三種電気主任技術者試験」理論科目 A問題4
電験3種 理論科目 【電磁気（磁気・電磁力）】 令和3年度 A問題4
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0.5sの間に10mWb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0.5s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。
（ア） （イ） （ウ） (1) ① 2 2 (2) ① 2 4 (3) ① 0.01 2 (4) ② 2 4 (5) ② 0.01 2
出題のポイント：レンツの法則と、単位換算（mWb → Wb）
（ア）は向き、（イ）（ウ）は計算です。計算のほうは単位換算さえ間違えなければ確実——10 mWb を 0.01 Wb に直すことを忘れないでください。
（ア）レンツの法則で電流の向きを決める
磁石のN極を近づけると、コイルを貫く磁束が増加します。
つまり磁石の磁束と逆向きの磁束
問題図では電流②
手順は必ず3段階です。「変化を把握」→「妨げる磁束の向き」→「右ねじで電流の向き」。途中を飛ばすと向きを間違えます。
💡 覚え方
「近づけると反発、遠ざけると引き止める」と覚えると速いです。N極を近づけたら、コイルの手前側がN極になって反発します。コイルは変化を嫌がる——これがレンツの法則の本質です。
（イ）磁束鎖交数の変化を求める
ここが最大の罠
200巻きなので200倍
「磁束鎖交数」という言葉に戸惑うかもしれませんが、単に「磁束×巻数」です。コイルの各巻きが磁束と鎖のように交わっている総量——というイメージです。
（ウ）誘導起電力の大きさを求める
0.5秒で2 Wb 変化した
\(N\Delta\varPhi/\Delta t\) を一気に計算しても同じです：\(200\times0.01\div0.5=4\;\mathrm{V}\)。
誤答の正体：選択肢が2つの誤りを組み合わせている
| （ア） | （イ） | （ウ） | この肢に落ちる誤り | |
| (1) | ① | 2 | 2 | 向きを誤り＋時間で割り忘れ |
| (2) | ① | 2 | 4 | 向きだけ誤り |
| (3) | ① | 0.01 | 2 | 向きを誤り＋巻数を掛け忘れ |
| (4) | ② | 2 | 4 | ◎ 正解 |
| (5) | ② | 0.01 | 2 | 巻数を掛け忘れ |
（イ）が2 Wb と決まれば(3)(5)が消え、（ウ）が4 V と決まれば(1)も消えます。あとは（ア）の向きだけで(2)と(4)の二択——計算が正しければ、向きを間違えても2択まで絞れるということです。
⚠️ よくある間違い
（イ）で0.01を選ぶ誤りは、巻数を掛け忘れたケースです。問われているのは「磁束鎖交数」であって「磁束」ではありません。「鎖交数」という言葉には巻数が含まれていると覚えてください。
（ウ）で2を選ぶ誤りは、時間で割り忘れたケースです。起電力は「変化量」ではなく「変化の速さ」——必ず時間で割ります。
深掘り：なぜ「変化を妨げる」のか
レンツの法則はエネルギー保存則の現れです。もし変化を助ける向きに電流が流れたら、どうなるかを考えてみてください。
| 実際（変化を妨げる） | もし変化を助けたら | |
| 磁石を近づけると | 反発力が働く | 吸い込まれる |
| そのとき必要な仕事 | 人が押し込む仕事が必要 | 何もしなくても加速する |
| エネルギーの出どころ | 人がした仕事＝電気エネルギー | 無から生まれる（あり得ない） |
「変化を助ける」なら、磁石は勝手に加速して吸い込まれ、同時に電流も流れる——運動エネルギーも電気エネルギーも増えることになり、永久機関ができてしまいます。だから必ず妨げる向きでなければならないのです。
発電機を回すのに力が要る理由もこれです。電流を取り出すほど、回転を妨げる力（制動トルク）が大きくなります。負荷が増えると発電機が重くなる——実務の感覚とも一致します。
この理解があれば、向きを問われる問題で迷いません。「コイルは変化を嫌がる」——それだけです。
⏱️ 本番での進め方
❶ 単位換算を最初にやる。mWb → Wb。ここを済ませてから計算に入る。
❷ 「鎖交数」には巻数が含まれる。\(\varPsi=N\varPhi\)。
❸ 起電力は「割る」。変化量ではなく変化の速さ。
❹ 向きは3段階：変化を把握 → 妨げる磁束の向き → 右ねじで電流の向き。
この分野はほぼ毎年どこかで出題されます。手を動かして解ける状態にしておけば、本番で確実に得点できます。
深掘り：レンツの法則が働いている身近な装置
「変化を妨げる」性質は、実際の機器で積極的に利用されています。
| 装置 | 何を変化させるか | 妨げる働きが何になるか |
| IHクッキングヒーター | コイルの交流磁界 | 鍋底に渦電流 → ジュール熱で加熱 |
| 電磁ブレーキ（渦電流制動） | 回転する金属円板を貫く磁束 | 渦電流 → 回転を妨げる制動力 |
| アラゴの円板 | 磁石を回して磁束を動かす | 円板が磁石を追いかけて回る |
| 誘導電動機 | 回転磁界 | 回転子が磁界を追いかける（アラゴの円板そのもの） |
| 変圧器の鉄心 | 交流磁束 | 渦電流損（＝望ましくない副作用） |
誘導電動機はアラゴの円板の応用です。回転磁界が回転子を貫く磁束を変化させ、回転子に渦電流が流れ、レンツの法則によって「磁界を追いかける」向きの力が生じます。
だから誘導電動機は、磁界の回転速度（同期速度）より必ず遅く回ります。同じ速度になったら磁束の変化がなくなり、電流も力も消えてしまうからです。この「遅れ」が「すべり」——機械科目の誘導機の中心概念です。
渦電流：うれしい場合とうれしくない場合
| 利用する場合 | 抑えたい場合 | |
| 例 | IH調理器、電磁ブレーキ、渦流探傷試験 | 変圧器・電動機の鉄心 |
| ねらい | 熱・制動力を得る | 損失（渦電流損）を減らす |
| 設計 | 導電率の高い材料、厚い導体 | 薄い鋼板を積層（成層鉄心） |
渦電流損は板厚の2乗に比例します。0.35 mm 程度の薄い鋼板を絶縁して重ねることで、1枚あたりの渦電流の経路が短くなり、損失が大幅に減ります。
同じ物理現象が、目的によって「利用するもの」にも「なくしたいもの」にもなる——電気機器の設計はこの使い分けの積み重ねです。
💡 覚え方
レンツの法則は「変化を妨げる」の一言ですが、その応用範囲は電験の全科目に及びます。理論の電磁誘導、機械の誘導機・変圧器、電力の損失計算——すべてこの1つの法則から出発しています。
まとめ
| 外部磁束 | 左向きに増加 |
| 誘導磁束 | 増加を妨げる右向き |
| （ア）電流 | ② |
| ΔΦ | 10 mWb＝0.010 Wb |
| （イ）磁束鎖交数変化 | 2 Wb |
| （ウ）起電力の大きさ | 4 V |
| 答え | (4) |
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・電磁誘導の関連問題：【理論】令和6年度下期A問題3
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