【R4 下期 電験3種 理論 問3】無限に長い直線電流が作り磁界と小磁針を置いたときの示す向きの論説問題

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この記事では、令和4年度 下期 電験3種 理論 問3の過去問解説をします。

R4 下期 電験3種 理論 問3 問題文

無限に長い直線状導体に直流電流を流すと、導体の周りに磁界が生じる。この磁界中に小磁針を置くと、小磁針の(ア)は磁界の向きを指して静止する。そこで、小磁針を磁界の向きに沿って少しずつ動かしていくと、導体を中心とした(イ)の線が得られる。この線に沿って磁界の向きに矢印をつけたものを(ウ)という。
また、磁界の強さを調べてみると、電流の大きさに比例し、導体からの(エ)に反比例している。

上記の記述中の空白箇所(ア)~(エ)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) (エ)
(1) N極 放射状 電気力線 距離の2乗
(2) N極 同心円状 電気力線 距離の2乗
(3) S極 放射状 磁力線 距離
(4) N極 同心円状 磁力線 距離
(5) S極 同心円状 磁力線 距離の2乗

解答・解説

磁界はN極から出発しS極に流入します。

小磁針にも同じで、磁界は小磁針のS極に流入し、N極から出ていきます。

よって、磁針は磁界の方向を指し示します。

アンペールの法則から、直線電流の作る磁界は、同心円状になり、その大きさは、磁路長が$2\pi r$なので、

$$2\pi rH=I$$

$$H=\frac{I}{2\pi r}$$

となって、距離に反比例する形で計算されます。

この時描かれる同心円状の円形状は、磁界の向きと大きさを示しているので、磁力線です。

よって、
(ア)N極
(イ)同心円状
(ウ)磁力線
(エ)距離
となるので、正解は(4)です。

電験3種 過去問の類題

直線電流の作る磁界については、電流R5年 上期 問4で類題が出題されています。

この問題は2本の直線電流における引力・反発力の問題ですが、これらの相互に働く力は磁界が影響しているので併せて確認しておいてください。

▼類題▼

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