電験３種過去問【2020年理論 問3】

解答

（３）

解説

　磁束密度B[T]の磁界に対して垂直となる方向に、長さｌ[ｍ]の導体がおかれ、I[A]の電流が流れているとき、この導体にはF[N]の電磁力がはたらく。電磁力F[N]は以下となる。

　F＝IlB[N]

　題意では、線分AB及び線分CD方向に流れている電流はB₀[T]と同一若しくは逆方向であり電磁力は働かない。一方、線分BC及び線分DAに流れる電流I[A]はB₀[T]に対して垂直方向であるためフレミングの左手の法則に従い、線分BCには電磁力F_BC[N]、線分DAには電磁力F_DA[N]がはたらく。F_BC[N]の方向は画面奥から手前の向き、F_DA[N]の方向は画面手前より奥手へ向かう。このとき、

　F_BC＝F_DA＝IhB₀＝[N]

F_BC[N]とF_DA[N]は大きさが等しく、方向が平行であり、かつ反対向きであるので偶力である。偶力モーメントMは「偶力の大きさ×腕の長さ」であるので、

　M＝F_BC×ｈ＝Ih²B₀[N・ｍ]

したがって、ループには大きさIh²B₀[N・ｍ]の偶力のモーメントがはたらく。