第三種電気主任技術者（電験三種） 過去問
令和5年度（2023年）下期
問4 (理論 問4)

こちらが適切な解答となります。

1.無限に長い直線導体と正方形ループ状導体間の電磁力を考えます。

導体 A、B の間に働く力を計算し、力の向きを考慮して選択肢を絞り込みます。

2.導体間の電磁力の計算を考えます。

導体間に働く電磁力（反発力または吸引力）は、以下の公式で求められます。

F ＝ (μ0 × I1 × I2 × l) ÷ (2 × π × d) [N]

F：電磁力 [N]

μ0：透磁率 [H/m]（真空中では 4 × π × 10⁻⁷ [H/m]）

I1, I2：それぞれの導体に流れる電流 [A]

l：導体の長さ [m]

d：導体間の距離 [m]

以下の値を代入します。

I1 ＝ IA 、I2 ＝ IB

d ＝ d + a または d を使用

長さ l ＝ a

3.正方形導体 B の上辺と下辺について、力を計算します。

上辺（A からの距離が d + a）： F(上辺) ＝ (μ0 × IA × IB × a) ÷ (2 × π × (d + a)) [N]

下辺（A からの距離が d）： F(下辺) ＝ (μ0 × IA × IB × a) ÷ (2 × π × d) [N]

上辺と下辺の力は、向きが反対（吸引と反発）であるため、全体の力はその差で求められます。

F(合計, 上下) ＝ F(下辺) − F(上辺)
F(合計, 上下) ＝ ((μ0 × IA × IB × a) ÷ (2 × π × d)) − ((μ0 × IA × IB × a) ÷ (2 × π × (d + a)))

分母を揃えて整理すると以下になります。

F(合計, 上下) ＝ (μ0 × IA × IB × a²) ÷ (2 × π × d × (d + a)) [N]

4.正方形導体の左辺と右辺についても同様に力を計算します。

左右に働く力は符号が同じ（どちらも吸引または反発）となるため、全体として打ち消し合い、力の合計には影響しません。

5.力の方向は右ねじの法則とフレミング左手の法則を使用して決定します。

導体 A と B の位置関係から、力は正の x 軸方向（右方向）に働きます。