磁気・電磁力8【電験3種 理論】固有の名称をもつSI組立単位の表し方で誤りはどれ?WbはV·s!令和6年下期 A問題14 完全解説

電験3種 理論科目 電磁気(磁気・電磁力) 令和6年度下期 A問題14 WbはV·sで表せる!SI組立単位の誤りは?

今回は令和6年度下期 理論科目 A問題14を解説します。固有の名称をもつSI組立単位の記号と、同じ内容を表す他の表し方の組合せのうち、誤っているものを1つ選ぶ問題です。

ポイントはWb(磁束)=V·sという点です。ファラデーの法則はe=−dΦ/dtであり、大きさについては|e|=|dΦ/dt|です。したがって単位はV=Wb/s、これを変形してWb=V·sとなります。選択肢(2)のWb=V/sは誤りです。

🔁 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年度下期A問題14【理論】平成30年度A問題14 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。
目次

令和6年度下期 理論科目 A問題14:問題文と選択肢

まずは、令和6年度下期に実際に出題された問題文と選択肢を確認しましょう。

電験3種 理論科目 磁気・電磁力 令和6年度下期 A問題14 問題文
令和6年度下期 理論科目 A問題14 問題文

出典:一般財団法人 電気技術者試験センター「令和6年度下期 第三種電気主任技術者試験」理論科目 A問題14

電験3種 理論科目 【電磁気(磁気・電磁力)】 令和6年度下期 A問題14

 固有の名称をもつSI組立単位の記号と、これと同じ内容を表す他の表し方の組合せとして、誤っているものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

SI組立単位他の表し方
(1)FC/V
(2)WbV/s
(3)SA/V
(4)TWb/m2
(5)WJ/s

出題のポイント:単位は「定義式をそのまま読む」だけで導ける

単位の暗記問題に見えて、実は暗記はほとんど不要です。その量を定義している式を思い出し、記号を単位に置き換える——それだけで5つとも導けます。

この問題を解く唯一の手順
$$\text{定義式を書く}\;\longrightarrow\;\text{記号を単位に置き換える}$$

※たとえば \(Q=CV\) なら「C=Q÷V」なので、ファラド=クーロン÷ボルト=C/V。この作業を5回くり返すだけです。

ファラデーの法則からWbはV掛けるsでありV割るsではないことを示す単位変換図
V=Wb/sを変形するとWb=V·sです。したがって選択肢(2)は誤りです。

5つの単位を1つずつ導く

単位他の表し方もとになる式判定
F(ファラド)C/V\(Q=CV\;\Rightarrow\;C=\dfrac{Q}{V}\)◎ 正しい
W(ワット)J/s\(P=\dfrac{W}{t}\)(仕事率=仕事÷時間)◎ 正しい
S(ジーメンス)A/V\(G=\dfrac{I}{V}\)(抵抗の逆数)◎ 正しい
T(テスラ)Wb/m²\(B=\dfrac{\varPhi}{S}\)(磁束密度=磁束÷面積)◎ 正しい
Wb(ウェーバ)V/s と書いてある\(e=-\dfrac{d\varPhi}{dt}\;\Rightarrow\;\mathrm{V}=\dfrac{\mathrm{Wb}}{\mathrm{s}}\)× 誤り。正しくは V·s

4つは定義式そのままなので、迷う余地がありません。唯一ひねってあるのがウェーバです。

なぜ Wb=V·s なのか:ファラデーの法則を「単位で読む」

磁束が変化すると起電力が生じる——これがファラデーの電磁誘導の法則です。

$$e=-\frac{d\varPhi}{dt}$$
❶ ファラデーの法則
左辺は起電力〔V〕、右辺は磁束の時間変化
$$\mathrm{V}=\frac{\mathrm{Wb}}{\mathrm{s}}$$
❷ 単位だけ取り出す
「1秒あたり1 Wb 変化すると1 V」
$$\mathrm{Wb}=\mathrm{V}\cdot\mathrm{s}$$
❸ 両辺に s を掛ける
割るのではなく掛ける

「Wb を s で割ると V になる」のですから、逆に Wb を作るには V に s を掛ける——ごく普通の式変形です。ところが問題では \(\mathrm{V/s}\) と書かれています。これが誤りです。

💡 覚え方
「1ウェーバの磁束が1秒で消えると1ボルト」——この一文を覚えてください。Wb ÷ s = V なので、Wb = V × s「ブイ・セカンド(V·s)」と声に出して覚えると、V/s と書かれた瞬間に違和感が出ます。

⚠️ よくある間違い
\(\mathrm{V/s}\) と \(\mathrm{V\cdot s}\) は見た目がよく似ています。試験本番ではスラッシュ(÷)とドット(×)を指でなぞって確認してください。この問題はその1文字だけで正誤が決まります

F、Wb、S、T、Wの五つのSI組立単位を定義式から他の単位表現へ導く比較図
F=C/V、Wb=V·s、S=A/V、T=Wb/m²、W=J/sを確認します。
答え誤っているのは 選択肢(2)(Wb=V/s) 正しくは Wb=V·s
五つの選択肢を正誤判定しWbイコールV割るsだけが誤りで正答2となる解答図
Wbの正しい表し方はV·sです。正答は(2)です。

同じやり方で導ける単位(まとめて覚える)

この問題の解き方は他の単位にもそのまま使えます。よく問われるものを並べておきます。

単位他の表し方もとになる式
H(ヘンリー)Wb/A=V·s/A\(\varPhi=LI\)、または \(e=L\dfrac{dI}{dt}\)
V(ボルト)J/C=W/A\(W=QV\;\Rightarrow\;V=\dfrac{W}{Q}\)
Ω(オーム)V/A\(V=IR\)
J(ジュール)N·m=W·s\(W=F\cdot x\)、\(W=Pt\)
N(ニュートン)kg·m/s²\(F=ma\)
Hz(ヘルツ)1/s\(f=\dfrac{1}{T}\)

「H=Wb/A」も頻出です。\(\varPhi=LI\) すなわち \(L=\varPhi/I\) なので、ヘンリー=ウェーバ÷アンペア。これも定義式をそのまま読んだだけです。

誤答の正体:もっともらしい書き換えに引っかかる

よくある勘違い正しくは見分け方
Wb=V/sWb=V·s「1秒で消えると1V」=Wb÷s=V
T=Wb·m²T=Wb/m²密度なので必ず「÷面積」
S=V/AS=A/Vジーメンスは抵抗(V/A)の逆数
F=V/CF=C/V容量が大きい=同じ電圧で電荷が多い
W=J·sW=J/s仕事「率」なので必ず「÷時間」

迷ったら「大きいとどうなるか」を考えるのも有効です。容量が大きいコンデンサは、同じ電圧でたくさんの電荷を蓄えます。だから \(C=Q/V\) で C/V。逆にすると意味が通りません

★重要:この問題は3回出題され、1回だけ選択肢の番号が違う

まったく同じ問題が平成30年度・令和5年度下期・令和6年度下期の3回、A問題14として出題されています。5つの記述の中身は3回とも同じですが、令和6年度下期だけ並び順が違います

平成30年度 A14令和5年度下期 A14令和6年度下期 A14
(1)F=C/VF=C/VF=C/V
(2)W=J/sW=J/sWb=V/s ←誤りの記述
(3)S=A/VS=A/VS=A/V
(4)T=Wb/m²T=Wb/m²T=Wb/m²
(5)Wb=V/s ←誤りの記述Wb=V/s ←誤りの記述W=J/s
正答(5)(5)(2)

⚠️ よくある間違い
(2)と(5)が入れ替わっているだけです。「この問題は(5)が答え」と番号で覚えていた人は、令和6年度下期で確実に落とします覚えるべきは「Wb=V·s が正しい」という中身であって、番号ではありません。

あわせて解いておきたい記事:【理論】平成30年度A問題14【理論】令和5年度下期A問題14

⏱️ 本番での進め方
❶ 5つとも自分で導く。定義式→単位の置き換えを機械的にやれば30秒で終わる。
❷ 「÷」と「×」を指でなぞる。この問題は記号1文字で正誤が決まる。
❸ 番号ではなく中身で覚える。3回のうち1回は並びが違う。
❹ 迷ったら「大きいとどうなるか」で分子・分母を判断する。

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。

まとめ

(1) FQ=CVよりF=C/V:正しい
(2) WbV=Wb/sよりWb=V·s:V/sは誤り
(3) SG=I/VよりS=A/V:正しい
(4) TB=Φ/AよりT=Wb/m2:正しい
(5) WP=E/tよりW=J/s:正しい
答え(2)

▼あわせて解きたい関連問題
・SI単位の関連問題:【理論】令和6年度上期A問題3

📚 次に解くべき関連問題
【理論】令和6年度上期A問題3(磁気・電磁力9)
【理論】令和7年度上期A問題14(磁気・電磁力5)
【理論】令和6年度下期A問題4(磁気・電磁力7)
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