電験三種 令和4年度(2022) 上期 理論 問4 過去問解説

問4 《電磁気(導体の誘導起電力)》
図1のように,磁束密度 $B = 0.02$ Tの一様な磁界の中に長さ0.5 mの直線状導体が磁界の方向と直角に置かれている。図2のようにこの導体が磁界と直角を維持しつつ磁界に対して60°の角度で,二重線の矢印の方向に0.5 m/sの速さで移動しているとき,導体に生じる誘導起電力 $e$ の値[mV]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,静止した座標系から見て,ローレンツ力による起電力が発生しているものとする。
問4の図
  1. (1) 2.5
  2. (2) 3.0
  3. (3) 4.3
  4. (4) 5.0
  5. (5) 8.6
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正解は(3)
使う公式
誘導起電力 $e = vBl\sin\theta$(v:速さ[m/s]、B:磁束密度[T]、l:導体の長さ[m]、θ:動く向きと磁界の向きの間の角)
解説
【考え方】起電力に効くのは、磁界を横切る向きの速さだけです。動く向きと磁界の間の角60°を使います。 ■1 数字を整理する 解説の図 速さ v=0.5 m/s 磁束密度(磁界の強さ) B=0.02 T 導体の長さ l=0.5 m 動く向きと磁界の間の角 θ=60° ■2 横切る速さ 磁界を横切る向きの速さは $v\sin 60°$ です。 $0.5 \times \sin 60° = 0.5 \times 0.866 \fallingdotseq 0.433\,\mathrm{m/s}$ ■3 式に入れる $e = vBl\sin\theta = 0.5 \times 0.02 \times 0.5 \times \sin 60°$ $= 0.005 \times 0.866 \fallingdotseq 4.33 \times 10^{-3}\,\mathrm{V}$ $4.33 \times 10^{-3}\,\mathrm{V} \fallingdotseq 4.3\,\mathrm{mV}$ 答えは(3)ピヨ。
出典:令和4年度(2022) 上期 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