各量の単位記号を電磁気学の基本関係式から検証する。
令和6年度 上期 第三種電気主任技術者 理論 問3
磁気に関する量とその単位記号(SI基本単位及び組立単位による表し方)の組合せとして、誤っているものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
[表]
量 / 単位記号
(1) インダクタンス / Wb/A
(2) 磁束 / V/s
(3) 磁界の強さ / A/m
(4) 磁気抵抗 / H⁻¹
(5) 透磁率 / H/m
選択肢
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インダクタンスLは電流Iと鎖交磁束Φの関係Φ=LIからL=Φ/Iなので単位はWb/A(=H)であり(1)は正しい。磁束Φの単位ウェーバ(Wb)は、ファラデーの電磁誘導の法則e=dΦ/dt(誘導起電力e[V]は磁束の時間変化率)から、Wb=V·s(ボルト秒)という関係になる。つまり磁束の単位はV/sではなくV·sが正しく、(2)の「V/s」は誤りである。磁界の強さHは単位長さあたりの起磁力(アンペア回数)で定義され、単位はA/mであり(3)は正しい。磁気抵抗(リラクタンス)Rmは起磁力NIと磁束Φの関係Rm=NI/Φから定義され、単位はA/Wbとなるが、Wb=V·s=H·A(H=Wb/Aより)なのでA/Wb=A/(H·A)=H⁻¹となり(4)は正しい。透磁率μは磁束密度Bと磁界の強さHの関係B=μHから定義され、Bの単位はT(=Wb/m²)、Hの単位はA/mなので、μの単位はWb/(m²·A/m)=Wb/(A·m)=H/mとなり(5)は正しい。以上より、誤っているのは(2)であり、正しい単位はV/sではなくV·sである。
各選択肢の解説
- (1)
インダクタンス:Wb/A
インダクタンスLはΦ=LIの関係から単位はWb/A(=H)であり、記載どおり正しい組合せである。
- (2)
磁束:V/s
磁束の単位Wbは誘導起電力 e=dΦ/dt から V·s である。V/s は電圧の時間変化率の単位で、磁束の単位ではない。これが本問の正答(誤っている組合せ)となる。
- (3)
磁界の強さ:A/m
磁界の強さHは起磁力を長さで割った量として定義され、単位はA/mであり、記載どおり正しい組合せである。
- (4)
磁気抵抗:H⁻¹
磁気抵抗(リラクタンス)はRm=NI/Φで定義され、単位はA/Wbであるが、Wb=H・Aの関係からA/Wb=H⁻¹となり、記載どおり正しい組合せである。
- (5)
透磁率:H/m
透磁率μはB=μHの関係から単位が導かれ、B[Wb/m²]とH[A/m]よりμの単位はH/mとなり、記載どおり正しい組合せである。
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