令和3年(2021年) 電験三種 理論 問4
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問4は、磁界の問題です。
解いてみましょう。
次の文章は,電磁誘導に関する記述である。
図のように,コイルと磁石を配置し,磁石の磁束がコイルを貫いている。
1.スイッチ S を閉じた状態で磁石をコイルに近づけると,コイルには[ (ア) ]の向きに電流が流れる。
2.コイルの巻数が200であるとする。スイッチSを開いた状態でコイルの断面を貫く磁束を0.5s の間に10mWbだけ直線的に増加させると,磁束鎖交数は[ (イ) ]Wbだけ変化する。また,この0.5sの間にコイルに発生する誘導起電力の大きさは[ (ウ) ]Vとなる。ただし,コイル断面の位置によらずコイルの磁束は一定とする。
上記の記述中の空白箇所(ア)~(ウ)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) | |
---|---|---|---|
(1) | ① | 2 | 2 |
(2) | ① | 2 | 4 |
(3) | ① | 0.01 | 2 |
(4) | ② | 2 | 4 |
(5) | ② | 0.01 | 2 |
解答 (4)
1.スイッチ S を閉じた状態で磁石をコイルに近づけると,コイルには[② ]の向きに電流が流れる。
レンツの法則から、逆向きの磁束を発生させるように電流が流れるので、②となります。
コイルの巻数が200、10mWbだけ直線的に増加させたので、コイルの鎖交磁束数は次のようになります。
$200 \times 10 \times 10^{-3}=2Wb$
0.5sの間にコイルに発生する誘導起電力の大きさは、次式で求めることができます。
$e=N \dfrac{\Delta \Phi}{ \Delta t}=\dfrac{200 \times 0.01}{0.5}=4[V]$