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【問題】
【難易度】★☆☆☆☆(易しい)
次の文章は,磁界中に置かれた導体に働く電磁力に関する記述である。
電流が流れている長さ L [m] の直線導体を磁束密度が一様な磁界中に置くと,フレミングの (ア) の法則に従い,導体には電流の向きにも磁界の向きにも直角な電磁力が働く。直線導体の方向を変化させて,電流の方向が磁界の方向と同じになれば,導体に働く力の大きさは (イ) となり,直角になれば, (ウ) となる。力の大きさは,電流の (エ) に比例する。
上記の記述中の空白箇所(ア),(イ),(ウ)及び(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) 左 手 最 大 零 2 乗 (2) 左 手 零 最 大 2 乗 (3) 右 手 零 最 大 1 乗 (4) 右 手 最 大 零 2 乗 (5) 左 手 零 最 大 1 乗
【ワンポイント解説】
導体に働く電磁力に関する問題です。
フレミングの左手の法則,右手の法則とも電験では必須の内容となるので,よく勉強しておくようにしましょう。
1.フレミングの左手の法則
中指を電流の向き,人差し指を磁界の向きに合わせると,親指の方向に力が働くという法則で,頭文字を取って「電磁力」と覚えます。
磁束密度の大きさ B [T] ,電流の大きさ I [A] ,直線状導体の長さを l [m] とすると,導体に発生する電磁力 F [N] は,
F=BIl

2.フレミングの右手の法則
親指を導体の運動方向,人差し指を磁界(磁束密度)の方向にすると,中指の方向に誘導起電力が発生するという法則で,磁束密度の大きさを B [T] ,導体の速度を v [m/s] ,導体の長さを l [m] とすると,誘導起電力の大きさ e [V] は,
e=Blv

【解答】
解答:(5)
(ア)
ワンポイント解説「1.フレミングの左手の法則」の通り,磁界中に置かれた導体に働く電磁力に関するものは,フレミングの左手の法則となります。
(イ)
問題に沿って図を描くと図3のようになり,フレミングの左手の法則により,導体に働く電磁力 F は,
F=BIlsinθ

(ウ)
(イ)と同様,図3において電流の方向が磁界の方向と直角すなわち θ=π2 になれば, sinθ=1 となり,電磁力 F は最大となります。
(エ)
ワンポイント解説「1.フレミングの左手の法則」の通り,力の大きさは電流の大きさの1乗に比例します。