電験三種 令和元年度(2019) 理論 問4 過去問解説

問4 《磁気(環状鉄心の透磁率)》
図のように,磁路の長さ $l = 0.2\,\mathrm{m}$,断面積 $S = 1 \times 10^{-4}\,\mathrm{m^2}$ の環状鉄心に巻数 $N = 8\,000$ の銅線を巻いたコイルがある。このコイルに直流電流 $I = 0.1\,\mathrm{A}$ を流したとき,鉄心中の磁束密度は $B = 1.28\,\mathrm{T}$ であった。このときの鉄心の透磁率 $\mu$ の値[H/m]として,最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。 ただし,コイルによって作られる磁束は,鉄心中を一様に通り,鉄心の外部に漏れないものとする。
問4の図
  1. (1) $1.6 \times 10^{-4}$
  2. (2) $2.0 \times 10^{-4}$
  3. (3) $2.4 \times 10^{-4}$
  4. (4) $2.8 \times 10^{-4}$
  5. (5) $3.2 \times 10^{-4}$
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正解は(5)
使う公式
環状コイルの磁界の強さ $H = \dfrac{NI}{l}$、透磁率 $\mu = \dfrac{B}{H}$(N:巻数、I:電流[A]、l:磁路の長さ[m]、B:磁束密度[T])
解説
【考え方】まず鉄心の中の磁界の強さ H を出し、B を H で割れば透磁率が出ます。 ■1 数字を整理する 磁路(磁束の通り道)の長さ $l = 0.2\,\mathrm{m}$ 巻数 $N = 8\,000$ 電流 $I = 0.1\,\mathrm{A}$ 磁束密度 $B = 1.28\,\mathrm{T}$ ■2 磁界の強さ H H は、巻数 N と電流 I が大きいほど強く、磁路が長いほど弱くなります。 $H = \dfrac{NI}{l} = \dfrac{8\,000 \times 0.1}{0.2} = \dfrac{800}{0.2} = 4\,000\,\mathrm{A/m}$ ■3 透磁率 μ 透磁率 μ(磁束の通りやすさ)は、B を H で割ると出ます。 $\mu = \dfrac{B}{H} = \dfrac{1.28}{4\,000} = 3.2 \times 10^{-4}\,\mathrm{H/m}$ 断面積 S は、この計算では使いません。 答えは(5)ピヨ。
出典:令和元年度(2019) 第三種電気主任技術者試験(電気技術者試験センター)理論 問4