磁気・電磁力40【電験3種 理論】磁界及び磁束の記述で誤りはどれ?平行導体の力は距離に反比例!平成25年 A問題3 完全解説

磁気・電磁力40【電験3種 理論】磁界及び磁束の記述で誤りはどれ?平行導体の力は距離に反比例!平成25年 A問題3 完全解説

今回は平成25年度 理論科目 A問題3を解説します。磁界及び磁束に関する記述(1)〜(5)のうち、誤っているものを1つ選ぶ問題です。

ポイントは、平行導体間に働く力は導体間距離に反比例(1乗)で、2乗ではないという点です。選択肢(3)が「2乗に反比例」としているため誤りです。

🔁 この問題は繰り返し出題されています
ほぼ同じ問題が 【理論】令和5年度上期A問題4 でも出題されています。出題パターンが固定なので、セットで解けば確実な得点源になります。

出題のポイント

目次

平成25年度 理論科目 A問題3:問題文と選択肢

まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。

電験3種 理論科目 磁気・電磁力 平成25年度 A問題3 問題文
平成25年度 理論科目 A問題3 問題文

電験3種 理論科目 【電磁気(磁気・電磁力)】 平成25年度 A問題3

 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) 1m当たりの巻数がNの無限に長いソレノイドに電流Iを流すと、内部に磁界H=NIが生じ、その大きさは寸法や内部の物質の種類に影響されない。
(2) 均一磁界中で磁界の方向と直角に置いた直線導体に電流を流すと、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対応する。

ポイント解説:平行導体間の力は距離に反比例(1乗)、2乗ではない

磁界・磁束の基本性質を確認します。最重要は、平行導体間の力F=μ0I1I2/(2πd)で、距離dに反比例(1乗)という点です。

選択肢(3)が「距離の2乗に反比例」としているため誤りです。他はすべて正しい記述です。

問題の解説

STEP1 (1)(2)(4)(5)を確認する

(1) ソレノイド内部H=NIで材料によらない→正しい。(2) F=BILで電流に比例→正しい。(4) フレミング左手は親指=力→正しい。(5) 磁気回路:透磁率↔導電率、磁束↔電流→正しい。

STEP2 (3)が誤りである理由

平行導体間の力は$$F=\frac{\mu_0 I_1 I_2}{2\pi d}$$で、距離dに反比例(1乗)です。「2乗に反比例」は誤りなので、(3)が誤りです。

STEP3 答え

したがって誤りは(3)です。

答え:(3)(平行導体の力は距離に反比例、2乗は誤り)

💡 覚え方
平行導体間の力F=μ0I1I2/(2πd)距離dに反比例(1乗)。クーロン力(2乗)と混同しない。

⚠️ よくある間違い
磁気の力(平行導体)は距離の1乗に反比例。静電気のクーロン力(2乗に反比例)と取り違えないこと。

まとめ

(1)(2)(4)(5)H=NI・F=BIL・親指=力・回路対応→正
(3)平行導体の力距離に反比例(2乗は誤り)
F=μ0I1I2/(2πd)
答え(3)

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