第32回 臨床工学技士国家試験 午後 第46問
電気工学第32回午後
第32回 臨床工学技士国家試験 午後 第46問(電気工学)の正答は 3 です。同じ向きに電流が流れる平行2導線間には引力が働く(逆向きなら斥力)。
問題
図のように真空中で、r 離れた無限に長い平行導線1 、2 に、大きさが等 しい電流I 1、I 2 が同じ方向に流れているとき、正しいのはどれか。 ただし、I 1 が導線2 につくる磁束密度をB 1、I 2 が導線1 につくる磁束密度を B 2、導線2 の単位長さにかかる力をF 2 とする。 電流I 1 導線1 導線2 単位長さ r 電流I 2
- 1. 磁束密度B 1 は電流I 1 に反比例する。
- 2. 電流I 1 と磁束密度B 1 との向きは逆方向となる。
- 3. 導線1 と導線2 の間には引力が働く。 ✓
- 4. 力F 2 は導線間の距離r に比例する。
- 5. 磁束密度B 1 と磁束密度B 2 の向きは同方向となる。
正答:3番
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解説
■ 正答:3番 — 導線1と導線2の間には引力が働く。
同じ向きに電流が流れる平行2導線間には引力が働く(逆向きなら斥力)。よって正しいのは3番。
【各選択肢の解説】
1. 磁束密度B1は電流I1に反比例する。
❌ 誤り。B=μ₀I/(2πr)で、電流Iに比例する。
❌ 誤り。B=μ₀I/(2πr)で、電流Iに比例する。
2. 電流I1と磁束密度B1との向きは逆方向となる。
❌ 誤り。磁束密度は電流に垂直な同心円状(右ねじ)で、「逆方向」という関係が不適切。
❌ 誤り。磁束密度は電流に垂直な同心円状(右ねじ)で、「逆方向」という関係が不適切。
3. 導線1と導線2の間には引力が働く。
✅ 正しい。同方向電流は互いに引き合う(アンペールの力)。
✅ 正しい。同方向電流は互いに引き合う(アンペールの力)。
4. 力F2は導線間の距離rに比例する。
❌ 誤り。F=μ₀I₁I₂/(2πr)で、距離rに反比例する。
❌ 誤り。F=μ₀I₁I₂/(2πr)で、距離rに反比例する。
5. 磁束密度B1と磁束密度B2の向きは同方向となる。
❌ 誤り。両導線の間の領域では互いの磁場は逆向きになる。
❌ 誤り。両導線の間の領域では互いの磁場は逆向きになる。
【試験対策ポイント】
平行導線間の力:F/L=μ₀I₁I₂/(2πr)。同方向電流→引力、逆方向→斥力。磁束密度B=μ₀I/(2πr)(電流に比例・距離に反比例)。磁界の向きは右ねじの法則で決める。この力は旧来のアンペア(A)定義の基礎。
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