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第一種電気工事士「令和元年度(2019年)」の過去問を出題

問題

図のように、2本の長い電線が、電線間の距離 d[ m ]で平行に置かれている。両電線に直流電流 I[ A ]が互いに逆方向に流れている場合、これらの電線間に働く電磁力は。
問題文の画像
   1 .
I / d に比例する吸引力
   2 .
I / d2 に比例する反発力
   3 .
I2 / d に比例する反発力
   4 .
I3 / d2 に比例する吸引力
( 第一種 電気工事士試験 令和元年度(2019年) 一般問題 )

この過去問の解説 (2件)

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7
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2本の電線に流れる電流の向きが反対の時、磁束は、電線間は密になり、外側は疎になります。このことによって、互いに反発しあう電磁力F[N](斥力)が発生します。斥力の求め方は下記の通りです。

  F=μI^2 / 2πd [N/m]

・[N/m]:電線1mに働く力
・μ:透磁率(磁束の通しやすさを表す定数)

よって、これらの電線間に働く電磁力は、
    I^2/d に比例する反発力となります。
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電流Iによって、d[m]離れた平行導体に流れる電流に生ずる磁界の向きは「アンペアの右ねじの法則」により、強さHは
H=I/2πd
磁界中に「電流が流れる導体」がある時この導体に働く力fは、「フレミングの左手の法則」より
f=BlI
B:磁束密度:B=μH 、l:導体の長さを1とすると
f=μHI
磁界の強さH=I/2πd を代入すると
f=(μI^2)/2πd=μ/2π I^2/d
μ/2π は定数であり、導体に働く力fは I^2/d に比例します。
2本の並行導体に同じ方向に電流を流すと吸引力が働き、逆方向に電流を流すと反発力が働きます。
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