令和6年度下期第三種電気主任技術者試験 理論(電気技術者試験センター)問4
理論
直線導体に関する問題
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図に示すように,直線導体A及びBがy方向に平行に配置され,両導体に同じ大きさの電流Iが共に+y方向に流れているとする。このとき,各導体に加わる力の方向について,正しいものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。なお,xyz座標の定義は,破線の枠内の図で示したとおりとする。
| 導体A | 導体B | |
|---|---|---|
| (1) | +x 方向 | +x 方向 |
| (2) | +x 方向 | -x 方向 |
| (3) | -x 方向 | +x 方向 |
| (4) | -x 方向 | -x 方向 |
| (5) | どちらの導体にも力は働かない。 |
- 1導体A +x 方向 導体B +x 方向
- 2導体A +x 方向 導体B -x 方向
- 3導体A -x 方向 導体B +x 方向
- 4導体A -x 方向 導体B -x 方向
- 5どちらの導体にも力は働かない。
答えと解説
✓ これが正解2導体A +x 方向 導体B -x 方向
解説
同じ向きの平行電流は引き合い、Aは+x、Bは-x方向に力を受けます。
平行に置いた2本の直線導体に電流が流れると、一方の電流がつくる磁界の中に他方の電流があるため、互いに電磁力を受けます。電流が同じ向きなら引き合い、逆向きなら反発し合います。
図では、導体Aと導体Bがx軸上に左右に並び、どちらの電流Iも⊗の向き、つまり紙面の表から裏へ向かう+y方向に流れています。電流が同じ向きなので両者は引き合い、左にある導体Aは右の導体Bへ向かう+x方向、導体Bは導体Aへ向かう-x方向の力を受けます。
右ねじの法則とフレミングの左手の法則で確かめます。導体Aの電流(+y方向)が導体Bの位置につくる磁界は、右ねじの回る向きから-z方向です。導体Bの電流(+y方向)と磁界(-z方向)からフレミングの左手の法則で力の向きを求めると-x方向となり、引き合う向きと一致します。
したがって導体Aは+x方向、導体Bは-x方向の組合せが正解です。平行電流は同じ向きで吸引、逆向きで反発、と対で覚えておくと判断が速くなります。
ほかの選択肢の解説
- 1導体A +x 方向 導体B +x 方向:導体Aと導体Bがそろって+x方向に動かされることはありません。2本の間の力は作用・反作用の関係で大きさが等しく向きが逆なので、Aが+xならBは-xになります。
- 3導体A -x 方向 導体B +x 方向:Aが-x、Bが+xの向きは、互いに遠ざかる反発の力です。反発するのは電流が逆向きに流れるときで、問の図ではAもBも同じ⊗の向きに電流が流れているので当てはまりません。
- 4導体A -x 方向 導体B -x 方向:両方とも-x方向という組合せも、作用・反作用の関係に反します。2本の導体の間の力は一対で、片方が-xへ引かれるなら、もう片方は+xへ引かれます。
- 5どちらの導体にも力は働かない。:力が働かないのは、どちらかの電流が零の場合です。導体Aの電流は導体Bの位置に磁界をつくり、その磁界の中を導体Bの電流が流れるので、電磁力が生じます。
出典:令和6年度下期第三種電気主任技術者試験 理論 問4(電気技術者試験センター)。1問ずつ解ける形に加工しています(B問題の共通の文と図を小問ごとに複写・図と式を問題冊子から切り出して画像で掲載・1行で書ける式を字に書き直し)。解説は当サイト独自のもので、電気技術者試験センターとは関係ありません。
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