電験三種 理論 問14：電磁気学（磁気回路）

電気および磁気の量と単位記号の正誤問題です。正答は(4)「磁束 T」です。磁束の単位はWb（ウェーバ）であり，T（テスラ）は磁束密度の単位です。選択肢を確認：(1)電流A=C/s（正しい：1C/sが1A），(2)磁気抵抗[1/H]（正しい：Rm=l/(μA)でH⁻¹），(3)電力量W·s（正しい：電力×時間＝W·s=J），(4)磁束T（誤り：磁束はWbで，TはWb/m²＝磁束密度），(5)電界の強さV/m（正しい：E=V/d [V/m]）。正答は(4)です。

電気・磁気の量と単位記号の組合せの正誤を確認します。

【主要な電磁気量と単位】

・電流[A=C/s]：1秒間に1Cの電荷が流れる

・電力量[W·s=J]：電力×時間（エネルギーの単位）

・電界の強さ[V/m]：E=V/d

・磁気抵抗[H⁻¹=A/Wb]：Rm=l/(μA)

・磁束[Wb=V·s]：Φ=∫B·dA

・磁束密度[T=Wb/m²]：B=Φ/A

【誤りの選択肢(4)の分析】

「磁束 T（テスラ）」→ 誤り

磁束の単位：Wb（ウェーバ）=V·s

T（テスラ）は磁束密度の単位：T=Wb/m²

B=Φ/A（磁束密度＝磁束÷断面積）から単位が異なることが分かります。

正答(4)：磁束の正しい単位はWbであり，Tは「磁束密度」の単位です。

電磁気量の単位系は電験三種「理論」の計算問題全般で必要な基礎知識です。

【SI単位系の体系（電磁気関連）】

基本単位：A（電流），m（長さ），kg（質量），s（時間）

組立単位：

・電荷：C=A·s　・電圧：V=W/A=kg·m²/(A·s³)

・磁束：Wb=V·s=kg·m²/(A·s²)　・磁束密度：T=Wb/m²=kg/(A·s²)

・インダクタンス：H=Wb/A=V·s/A　・静電容量：F=C/V=A²·s⁴/(kg·m²)

【次元解析による公式確認】

F=qE：[C]×[V/m]=[C·V/m]=[J/m]=[N] ✓

W=LI²/2：[H]×[A²]=[V·s/A]×[A²]=[V·A·s]=[W·s]=[J] ✓

【電験二種・実務への接続】

電験二種では，次元解析で公式の正誤を確認する手法が有効です。実務では，機器の銘板（定格電圧，定格電流，皮相電力VA，有効電力W，力率，周波数Hz）の単位の正確な理解が，設備の適正な運転管理に不可欠です。

【磁気回路の発展的内容（電験二種レベル）】

①磁気回路のオームの法則：起磁力F=NI [A]，磁気抵抗Rm=l/(μ₀μrA) [H⁻¹]，磁束Φ=F/Rm [Wb]

②磁気回路の直列・並列合成：直列：Rm_total=ΣRmi，並列：1/Rm_total=Σ(1/Rmi)

③ヒステリシス曲線（B-H特性）：残留磁束密度Br，保磁力Hc，鉄損=ヒステリシス損+渦電流損

④電磁力：F=BIl [N]（長さlの導体，磁束密度B，電流I），F=μ₀I₁I₂l/(2πd) [N]（平行導体間）

【実務での磁気回路知識の応用】

・変圧器設計・保守：鉄心の磁束密度（B=1.5〜1.8 T），励磁電流，鉄損（ヒステリシス+渦電流）の計算

・電動機・発電機の磁気設計：エアギャップ磁束密度，アンペア回数（起磁力）設計

・遮断器のアーク消弧：電磁アーク消弧（磁界でアークをのばして冷却），SF₆消弧

・磁気遮蔽：強磁性体（電磁鋼板）で外部磁界を吸収して内部機器を保護

・誘導加熱（IH）：渦電流損を利用したヒーター，表皮効果による加熱深度δ=√(ρ/(πfμ))

電気主任技術者として，変圧器の励磁突入電流（磁気飽和），電動機の磁気騒音など磁気的現象の管理が必須です。