【電験三種：理論】令和２年度　問４

概要

磁力線の性質に関する論説問題です。
電気力線も、磁力線も同じような性質を持つので、一緒に学んでしまうと良いでしょう。

キーワード
磁力線

問題

磁力線は、磁極の働きを理解するのに考えた仮想的な線である。
この磁力線に関する記述として、誤っているものを次の（１）～（５）のうちから一つ選べ。

（１）磁力線は、磁石のＮ極から出てＳ極に入る。
（２）磁極周囲の物質の透磁率を$μ[H/m]$とすると、$m[Wb]$の磁極から$\frac{m}{μ}$本の磁力線が出入りする。
（３）磁力線の接線の向きは、その点の磁界の向きを表す。
（４）磁力線の密度は、その点の磁束密度を表す。
（５）磁力線同士は、互いに反発し合い、交わらない。

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答え

(４)

要点整理

磁力線の性質

磁力線の性質
・N極から出て、S極に入る
・磁荷の無い所からは発生も消失もしない
・磁力線は交わらない
・磁力線は枝分かれしない
・磁力線は途切れない
・N極同士もしくはS極同士を近づけた場合、反発しあう。
・磁力線の向きと磁界の向きは同じ。
・磁力線の密度は磁界の強さに比例する。

磁力線の性質は、電気力線の性質と同じ性質を持ちます。

電荷qと磁荷mの対応

電荷$q_1[C]$に対応する磁荷$m_1[Wb]$の対応表は下記の通りとなります。

電荷量$q_1[C]$	磁荷量$m_1[Wb]$
正電荷・負電荷	N極・S極
誘電率$ε[F/m]$	透磁率$μ[H/m]$
電気力線の本数 $\displaystyle N=\frac{q_1}{ε}$	磁力線の本数 $\displaystyle N=\frac{m_1}{μ}$
電界強度$E[V/m]$ 電界強度$E[V/m]$は、電気力線の密度です。 $\displaystyle E=\frac{N}{S}=\frac{q_1}{4πεr^2}$	磁界強度$H[A/m]$ 磁界強度$H[A/m]$は、磁力線の密度です。 $\displaystyle H=\frac{N}{S}=\frac{m_1}{4πμr^2}$
クーロン力$F[N]$ $\displaystyle F=q_2E=\frac{q_1q_2}{4πεr^2}$	クーロン力$F[N]$ $\displaystyle F=m_2H=\frac{m_1m_2}{4πμr^2}$
電束密度$D[C/m^2]$ $D=εE$	磁束密度$B[Wb/m^2]$($B[T]$) $B=μH$

回答解説

（１）磁力線は、磁石のＮ極から出てＳ極に入る。
　　⇒磁力線の性質から、磁力線はＮ極から出てＳ極に入るため正しいです。

（２）磁極周囲の物質の透磁率を$μ[H/m]$とすると、$m[Wb]$の磁極から
　　　$\frac{m}{μ}$本の磁力線が出入りする。
　　⇒$m[Wb]$の磁極（磁荷）から出入りする磁力線の本数は、$\frac{m}{μ}$本
　　　であるため正しいです。

（３）磁力線の接線の向きは、その点の磁界の向きを表す。
　　⇒磁力線の接線の向きは、その点の磁界の向きを表しますので正しいです。

（４）磁力線の密度は、その点の磁束密度を表す。
　　⇒磁力線の密度は、磁界強度$H[A/m]$ですので間違いです。
　　　磁束密度$B[Wb/m^2]$は、磁極から出入りする磁束$m[Wb]$の密度です。

（５）磁力線同士は、互いに反発し合い、交わらない。
　　⇒磁力線の性質から、磁力線同士は、互いに反発し合い、交わりませんので正しいです。

以上より、答えは (４) です。

出典元

令和２年度第三種電気主任技術者試験　理論科目Ａ問題問４

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