【STEP4-11】磁気の過去問へ|原因と結果を並べれば、式が選べる

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磁界と電流から導体に働く力を求める。使う考え方は?

読む前に1問。10秒で終わります。

Lesson11 磁気の過去問へ|原因と結果を並べれば、式が選べる

磁気の理解を助ける本文図

ここまでの公式を増やすのではなく、
過去問を読む順番を一つにまとめます。

磁気で手が止まりやすいのは、
公式が多いからだけではありません。

問題文を読み終える前に、
覚えている公式へ数字を入れ始めること

このLessonでは、
式を選ぶ前に「原因 → 磁界・磁束 → 結果」の順番を図にします。

磁気は、
矢印を描いてから式を選ぶ。

まず、現象を言葉で読む

磁気の理解を助ける本文図

磁気の過去問は、①登場物を描く、②矢印を描く、③原因と結果を分ける、④変化の有無を確認、⑤法則を言葉で選ぶ、⑥数式へ変える、⑦単位・桁・向きを確認、
の七手順で読みます。
右ねじは電流→磁界、
左手は磁界+電流→力、
右手は磁界+運動→起電力、
レンツは磁束の増減→誘導電流です。

  • 右ねじ=電流から磁界
  • 左手=磁界と電流から力
  • 右手=磁界と運動から起電力
  • レンツ=磁束変化から誘導電流

計算前に、増減と向きを予想する

磁気の理解を助ける本文図

公式へ数字を入れる前に、
何を大きくすると答えが増えるか、
どの矢印が原因かを確認します。

\text{原因}\rightarrow\text{磁界・磁束の変化}\rightarrow\text{力・起電力}

式を選ぶ前に、
原因と結果の席を決めます。
向き問題でも数値問題でも順番は同じです。

小さな数字で確認する

磁気の理解を助ける本文図

「コイルへ磁石を近づける」なら、
原因は運動、
途中はコイルを貫く磁束の増加、
結果は誘導起電力です。
向きはレンツ、
大きさはe=NΔΦ/Δtを選びます。

計算結果だけで終わらず、
最初の予想と一致したかを確かめてください。
予想と逆なら、
計算より先に式の分子・分母、
角度、
単位を見直します。

向きを決める道具を選ぶ

磁気の理解を助ける本文図
知りたいもの 分かっているもの 使う考え方
電流がつくる磁界 電流の向き 右ねじ
導体が受ける力 磁界と電流 フレミング左手
運動で生じる起電力 磁界と運動 フレミング右手
誘導電流 磁束の増減 レンツの法則

手の形を作る前に、「今回は何を求めるのか」を一行で書きます。

はるの気づき

過去問で止まるたびに公式集を開いていました。
でも足りなかったのは公式ではなく、「今、
何が原因で何を求めるのか」を一行で書く時間でした。
式はそのあとで選べます。

分からない場所へ戻ることは、
後退ではありません。
矢印と原因をつなぎ直す作業です。

電験3種では、ここを確認する

  1. H・B・Φの単位を照合
  2. 右ねじ・左右の手・レンツを目的で選ぶ
  3. mT・μWb・mHを基本単位へ直す

数値が出たら単位を先にそろえ、
向きが出たら「・=手前」「×=奥」を図へ書き込みます。

まとめ

磁気の過去問は、①登場物を描く、②矢印を描く、③原因と結果を分ける、④変化の有無を確認、⑤法則を言葉で選ぶ、⑥数式へ変える、⑦単位・桁・向きを確認、
の七手順で読みます。
右ねじは電流→磁界、
左手は磁界+電流→力、
右手は磁界+運動→起電力、
レンツは磁束の増減→誘導電流です。

次のSTEPでは、
交流回路を扱います。
磁束の変化とコイルの性質が、
そのままリアクタンスと位相差へつながります。

本文の「現象 → 矢印 → 予想 → 式」を、
自分で再現できるか6問で確認します。

EXERCISE

読んだ直後に、6問だけ。

問1選択

電流から磁界の向きを求める法則は何ですか。

答えを見る

右ねじの法則

原因が電流、
結果が磁界です。

問2選択

磁界と導体の運動から起電力の向きを求める法則は何ですか。

答えを見る

フレミング右手の法則

発電側は右手です。

問3選択

磁束の増減から誘導電流の向きを求める法則は何ですか。

答えを見る

レンツの法則

変化を妨げる向きです。

問4まちがい探し

3 mHを3×10⁻³ Hへ直さず3 Hとして代入した。

答えを見る

接頭語の換算が誤り

mは10⁻³です。

問5計算

B=0.20 T、I=3.0 A、ℓ=0.50 m、
直角の力を求めてください。

答えを見る

0.30 N

F=BIℓです。

問6総合

N=100、
磁束が4 mWb変化する時間が0.20 sの起電力を求めてください。

答えを見る

2.0 V

4 mWb=4×10⁻³ Wb。e=100×0.004/0.20です。

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