35PM48｜第35回 臨床工学技士国家試験 過去問

正答

2

公式正答は 2 です。正答内容は 10 です。

この問題のポイント

コイルに生じる誘導起電力の大きさは、Faradayの電磁誘導則 (e=N|\Delta\Phi|/\Delta t) で求めます。磁束の「最終値」ではなく変化量を使い、巻数を掛ける点が計算の中心です。

解説

磁束は3秒間に0.5 Wbから2.0 Wbへ変化しているので、1巻き当たりの磁束変化量は

​(|\Delta\Phi|=|2.0-0.5|=1.5\ \mathrm{Wb})

​です。巻数 (N=20)、変化時間 (\Delta t=3\ \mathrm{s}) をFaradayの法則へ代入すると、

​(|e|=N|\Delta\Phi|/\Delta t=20\times1.5/3=10\ \mathrm{V})

​となります。Lenzの法則は誘導起電力の向きが磁束変化を妨げる向きであることを示しますが、本問は大きさを尋ねているため10 Vを選びます。他の数値について、根拠のない「誤計算の由来」を想定する必要はなく、公式へ代入した10 Vと一致しないことで判定できます。

選択肢の確認

選択肢1：5

正答ではありません。 5 Vは、(N=20)、​(|\Delta\Phi|=1.5\ \mathrm{Wb})、​(\Delta t=3\ \mathrm{s}) を用いた (N|\Delta\Phi|/\Delta t) の値10 Vと一致しません。

選択肢2：10

正答です。 磁束変化量1.5 Wbを3秒で割り、20巻を掛けると (20\times1.5/3=10\ \mathrm{V}) です。Faradayの電磁誘導則をそのまま適用した値です。

選択肢3：40

正答ではありません。 40 Vは (20\times1.5/3=10\ \mathrm{V}) という計算結果と一致しません。磁束変化量、時間、巻数をそれぞれ問題文どおりに扱うと得られない値です。

選択肢4：75

正答ではありません。 75 VもFaradayの式へ問題の数値を代入した10 Vとは一致しません。磁束は2.0 Wbそのものではなく、0.5 Wbとの差1.5 Wbを使います。

選択肢5：90

正答ではありません。 90 Vは、巻数20、磁束変化量1.5 Wb、時間3秒のいずれも正しく代入した結果ではありません。正しい大きさは10 Vです。

覚えるポイント

• Faradayの法則は (e=-N,d\Phi/dt)、平均値の大きさは (N|\Delta\Phi|/\Delta t) で求める。
• 磁束変化量は最終値と初期値の差であり、磁束の最終値だけを代入しない。
• 起電力の向きはLenzの法則、大きさは巻数と磁束変化率で決まる。