電験三種(第三種電気主任技術者) 理論 一問一答・五肢択一(全12問)|電流が作る磁界

1問ずつ解いて記録できます演習モードで解く ›

電験三種(第三種電気主任技術者)「理論」のうち、電流が作る磁界の問題です(大分類:電磁気・重要度A)。一問一答6問 → 五肢択一6問の順に解き、解答・解説は各問題の下を開いて確認してください。

一問一答(○×)

重要度:A 難易度:★☆☆

問1:十分に長い直線状の導体に流れる電流が周囲に作る磁界の強さは、導体からの距離の2乗に反比例する。

解答を見る

正解:×

無限長直線電流の磁界はH=I/(2πr)で、距離に反比例します(2乗ではありません)。アンペアの周回積分の法則で、半径rの円周上でH×2πr=Iとなるためです。


重要度:A 難易度:★☆☆

問2:十分に長いソレノイドの内部の磁界は、ほぼ一様で、その強さは単位長さ当たりの巻数と電流の積に等しい。

解答を見る

正解:○

十分に長いソレノイドの内部では磁界は軸に平行で一様になり、H=nI(n:単位長さ当たりの巻数)です。


重要度:A 難易度:★☆☆

問3:直線電流の周りの磁界の向きは、電流の向きに右ねじを進めるとき、右ねじを回す向きである。

解答を見る

正解:○

右ねじの法則です。電流の向きを右ねじの進む向きとすると、右ねじを回す向きが磁界の向きになります。


重要度:A 難易度:★★☆

問4:円の中心を通る半径方向の直線部分に流れる電流は、その円の中心に磁界を作らない。

解答を見る

正解:○

ビオ・サバールの法則で、電流の微小部分が作る磁界は、電流の向きと中心へ向かう向きのなす角の正弦に比例します。半径方向の直線では角が0°(または180°)なので、中心に磁界を作りません。


重要度:A 難易度:★☆☆

問5:比透磁率1,000の鉄心の中では、同じ強さの磁界に対する磁束密度は、真空中の1/1,000になる。

解答を見る

正解:×

B=μ0μrHなので、同じ磁界の強さHに対する磁束密度は、真空中のμr倍(1,000倍)になります。


重要度:A 難易度:★★☆

問6:磁束線は、電気力線と同じように、始点と終点をもつ線である。

解答を見る

正解:×

磁束は連続で、磁束線は始点も終点もない閉じた線になります(磁石の外ではN極からS極へ、内部ではS極からN極へつながる)。電気力線は正の電荷から出て負の電荷に入る点が異なります。

五肢択一

重要度:A 難易度:★☆☆

問7:十分に長い直線状の導体に10Aの電流が流れている。導体から0.2m離れた点の磁界の強さ〔A/m〕の値として、最も近いものはどれか。

  1. 7.96
  2. 15.92
  3. 25.00
  4. 39.79
  5. 50.00
【第7問:正解と解説】

正解:1

正解は1です。

H=I/(2πr)=10/(2π×0.2)=10/1.257≒7.96A/m

1:正しい。

2:誤り。2πではなくπで割った値です。

3:誤り。円形コイルの中心の式(I/(2r))を使った値です。

4:誤り。距離を2乗して割った値です。

5:誤り。2πで割り忘れた値です。


重要度:A 難易度:★☆☆

問8:半径0.1m、巻数10の円形コイルに2Aの電流を流した。コイルの中心の磁界の強さ〔A/m〕の値として、最も近いものはどれか。

  1. 200.0
  2. 100.0
  3. 50.0
  4. 31.8
  5. 10.0
【第8問:正解と解説】

正解:2

正解は2です。

H=NI/(2a)=10×2/(2×0.1)=100A/m

1:誤り。2で割り忘れた値(NI/a)です。

2:正しい。

3:誤り。4aで割った値です。

4:誤り。直線電流の式(NI/(2πa))を使った値です。

5:誤り。巻数を掛け忘れた値(I/(2a))です。


重要度:A 難易度:★★☆

問9:平均半径0.1m、巻数500の環状ソレノイドに0.4Aの電流を流した。環状ソレノイド内部(平均半径の位置)の磁界の強さ〔A/m〕の値として、最も近いものはどれか。

  1. 0.6
  2. 318.3
  3. 636.6
  4. 1,000.0
  5. 2,000.0
【第9問:正解と解説】

正解:2

正解は2です。

アンペアの周回積分の法則で、平均の磁路長2πrについてH×2πr=NI

H=NI/(2πr)=500×0.4/(2π×0.1)=200/0.628≒318A/m

1:誤り。巻数を掛け忘れた値です。

2:正しい。

3:誤り。磁路長をπrとした値です。

4:誤り。円形コイルの中心の式(NI/(2r))を使った値です。

5:誤り。平均の磁路長を2πrではなく半径rとした値です。


重要度:A 難易度:★★☆

問10:図のように、半径0.2mの円の4分の1の円弧と、円の中心Oを通る2本の半径方向の直線からなる扇形の導線に、4Aの電流を流した。点Oの磁界の強さ〔A/m〕の値として、正しいものはどれか。
(回路の構成)扇形の導線は、中心Oから半径方向に0.2m進み、中心角90°の円弧に沿って進み、半径方向に中心Oへ戻る閉じた形である。電流は4Aである。

(回路の構成)扇形の導線は、中心Oから半径方向に0.2m進み、中心角90°の円弧に沿って進み、半径方向に中心Oへ戻る閉じた形である。電流は4Aである。
  1. 10.0
  2. 5.0
  3. 3.2
  4. 2.5
  5. 1.2
【第10問:正解と解説】

正解:4

正解は4です。

半径方向の2本の直線部分は、点Oに磁界を作りません。

円弧部分は、円形コイルの中心の磁界I/(2a)に中心角の割合(90°/360°=1/4)を掛けて

H=(1/4)×4/(2×0.2)=(1/4)×10=2.50A/m

1:誤り。円形コイル1周分の値(I/(2a))です。

2:誤り。半円分の値です。

3:誤り。直線電流の式(I/(2πa))を使った値です。

4:正しい。

5:誤り。円弧の割合を1/8とした値です。


重要度:A 難易度:★★☆

問11:図のように、十分に長い2本の平行な直線導体A・Bが0.3m離れて置かれ、Aには2A、Bには4Aの電流が同じ向きに流れている。A・Bを結ぶ線分上で、2本の電流が作る磁界の強さが0になる点の、導体Aからの距離〔m〕の値として、正しいものはどれか。
(導体の配置の構成)導体AとBは0.3m離れて平行に置かれ、電流はどちらも紙面の裏から表へ向かう向き(同じ向き)に流れている。

(導体の配置の構成)導体AとBは0.3m離れて平行に置かれ、電流はどちらも紙面の裏から表へ向かう向き(同じ向き)に流れている。
  1. 0.060
  2. 0.075
  3. 0.100
  4. 0.150
  5. 0.200
【第11問:正解と解説】

正解:3

正解は3です。

2本の電流が同じ向きなので、線分上では2つの磁界が逆向きになり、打ち消し合う点があります。

導体Aからの距離をxとすると、2/(2πx)=4/(2π(0.3−x)) より 2(0.3−x)=4x、x=0.10m

(磁界は距離に反比例するので、距離の比は電流の比と同じ1:2になります)

1:誤り。距離の比を電流の比の2乗(1:4)とした値です。

2:誤り。距離の比を1:3とした値です。

3:正しい。

4:誤り。中点(等しい距離)とした値です。

5:誤り。導体Bからの距離(0.3−0.1)を答えた値です。


重要度:A 難易度:★★☆

問12:電流が作る磁界に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。

  1. 十分に長い直線電流Iから距離rの点の磁界の強さは、I/(2πr)である。
  2. 半径a、巻数Nの円形コイルに電流Iを流したとき、中心の磁界の強さはNI/(2a)である。
  3. 十分に長いソレノイドの内部の磁界は、ほぼ一様である。
  4. 磁束密度Bと磁界の強さHの間には、B=μ0μrHの関係がある。
  5. 環状ソレノイドに電流を流すと、ソレノイドの外部にも内部と同じ強さの磁界ができる。
【第12問:正解と解説】

正解:5

正解は5です。

1:正しい。アンペアの周回積分の法則から求まります。

2:正しい。ビオ・サバールの法則から求まります。

3:正しい。内部の磁界はH=nIで一様です。

4:正しい。μ0は真空の透磁率、μrは比透磁率です。

5:誤り。環状ソレノイドの磁界は、ほぼ内部(巻線の内側の環状の部分)だけにでき、外部の磁界はほぼ0です。外側を囲む閉路の内側では、電流の出入りが打ち消し合うためです。

「電磁気」の他の論点

この論点を演習モードで解く1問ずつ解いて、結果がブラウザに残ります
タイトルとURLをコピーしました