電磁気と交流（知識）の問題

電磁波の種類・性質・利用、および電気振動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。ただし、コイルとコンデンサーをつないだ回路では、導線やコイルの電気抵抗は無視できるものとする。

• ア　電子レンジは、主に紫外線を食品に当てて、食品にふくまれる水を振動させることで加熱している。
• イ　真空中では、波長の短い電磁波ほど速く伝わり、γ線は電波よりも速く進む。
• ウ　電磁波を波長の長いものから順に並べると、電波、赤外線、可視光線、紫外線、X線、γ線となる。
• エ　電磁波は縦波であり、媒質がない真空中でも伝わることができる。
• オ　コイルとコンデンサーからなる回路の電気振動の周期は、コンデンサーの電気容量を大きくすると短くなる。

交流と、交流回路におけるコイル・コンデンサーのはたらき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。ただし、交流は正弦波交流とし、コイルとコンデンサーの電気抵抗は無視できるものとする。

• ア　交流電圧の実効値は、その最大値の $\frac{1}{2}$ 倍である。
• イ　コイルに交流電圧を加えると、コイルを流れる電流の位相は、コイルの両端の電圧の位相より $\frac{\pi }{2}$ だけ遅れる。
• ウ　コンデンサーのリアクタンス（容量リアクタンス）は、交流の周波数が大きいほど大きくなる。
• エ　コイルのリアクタンス（誘導リアクタンス）は、交流の周波数が大きいほど小さくなる。
• オ　コンデンサーに交流電圧を加えたとき、コンデンサーで消費される電力を 1 周期にわたって平均すると、正の値になる。

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。

電流が磁場から受ける力、および平行な 2 本の直線電流の間にはたらく力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、導線はすべて真空中にあり、十分に長い直線導線とする。また、地磁気の影響は無視する。

• ア　一様な磁場の中に置いた導線に、磁場の向きと平行な向きに電流を流すと、導線は磁場の向きに垂直な向きの力を受ける。
• イ　東西方向に水平に張った導線に東向きの電流を流し、北向きの一様な磁場を加えると、導線は鉛直上向きの力を受ける。
• ウ　平行に置いた 2 本の導線に互いに逆向きの電流を流すと、2 本の導線は互いに引き合う力を及ぼし合う。
• エ　平行に置いた 2 本の導線に同じ向きで大きさの異なる電流を流すと、電流の大きいほうの導線が受ける力の大きさは、電流の小さいほうの導線が受ける力の大きさより大きい。
• オ　一様な磁場の中に磁場と垂直に置いた導線に一定の電流を流すとき、磁場の中にある導線の部分の長さを 2 倍にすると、導線が受ける力の大きさは $\frac{1}{2}$ 倍になる。