電磁気と交流（知識）の問題

金属板などの広がった導体を貫く磁束が変化すると、導体の内部に渦のような誘導電流が流れる。この電流を渦電流という。渦電流とその利用について述べた文として正しいものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　金属板が磁場の中に置かれていれば、板を貫く磁束が変化しなくても、板の内部には渦電流が流れ続ける。
• イ　渦電流はコイルのように巻いた導線の中にだけ流れ、広がった金属板の内部には流れない。
• ウ　回転する金属円板に磁石を近づけると、円板に渦電流が流れ、円板の回転を妨げる向きの力がはたらく。
• エ　金属板に渦電流が流れても、金属には電気抵抗があるのにジュール熱は発生しない。
• オ　IH 調理器は、コイルに一定の大きさの直流電流を流し続けることで、鍋の底に渦電流を流している。

自己誘導・相互誘導と変圧器についての記述として誤っているものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。ただし、変圧器は理想的なもの（コイルの抵抗や磁束の漏れがなく、エネルギーの損失がないもの）とする。

• ア　コイルを流れる電流が変化すると、その変化を妨げる向きの誘導起電力がそのコイル自身に生じる。
• イ　自己インダクタンス $L$ のコイルに大きさ $I$ の電流が流れているとき、コイルに蓄えられているエネルギーは $\frac{1}{2}L{I}^2$ である。
• ウ　変圧器は、一次コイルを流れる交流電流の変化によって二次コイルに誘導起電力が生じる、相互誘導を利用している。
• エ　二次コイルの巻数を一次コイルの巻数の 2 倍にすると、二次コイルを流れる電流の実効値は一次コイルを流れる電流の実効値の 2 倍になる。
• オ　一次コイルに大きさが一定の直流電流を流し続けても、二次コイルには誘導起電力が生じない。

巻数 $N$ のコイルを固定し、コイルの断面に垂直な向きに一様な磁場を加える。この磁場の強さを時間とともに変化させると、コイルに誘導起電力が生じる。このときの電磁誘導について述べた文として最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。ただし、磁場はコイルの断面全体で一様であるとする。

• ア　コイルに生じる誘導起電力の大きさは、その瞬間にコイルを貫いている磁束の大きさに比例する。
• イ　磁束の時間変化の割合を変えずにコイルの巻数を 2 倍にすると、誘導起電力の大きさは 2 倍になる。
• ウ　コイルの両端を導線でつなぐと、コイルを貫く磁束の変化を強める向きに誘導電流が流れる。
• エ　コイルを貫く磁束が一定の割合で増加している間は、誘導起電力の大きさは時間とともに大きくなる。
• オ　コイルの両端を導線でつながず開いたままにしておくと、磁束が変化してもコイルに誘導起電力は生じない。

両端をつないで閉じた回路にしたコイルに、棒磁石の N 極を近づけると、コイルを貫く磁束が増加し、コイルに誘導電流が流れる。このとき誘導電流は、コイルを貫く磁束の増加を打ち消す向きの磁場をつくるように流れる。逆に N 極を遠ざけると、磁束の減少を補う向きの磁場をつくるように流れる。

このように、「誘導起電力（誘導電流）は、コイルを貫く磁束の変化を妨げる向きに生じる」という、誘導電流の向きを決める法則を何というか。

一様な磁場の中でコイルを一定の角速度で回転させると、コイルには時間とともに正弦関数的に変化する交流電圧が生じる。交流の電圧や電流は時々刻々と変化するので、その大きさを表すときには、ある抵抗に交流を流したときに抵抗で単位時間あたりに消費される電力（ジュール熱）の平均が、同じ抵抗に一定の直流を流したときの電力と等しくなるような、その直流の電圧・電流の値を用いることが多い。正弦波交流では、この値は電圧・電流の最大値の $\frac{1}{\sqrt{2}}$ 倍になり、家庭用のコンセントの電圧を「$100\text{V}$」というときもこの値を指している。このように定めた交流の電圧・電流の値を何というか。漢字で答えよ。