電磁気と交流（知識）の問題

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。

電気振動と電磁波について述べた文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、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　電磁波は真空中でも伝わり、真空中を伝わる速さは波長によらず一定である。
• イ　電磁波は横波であり、電場と磁場はどちらも電磁波の進行方向に垂直な向きに振動している。
• ウ　赤外線は可視光線より波長が短い電磁波で、物体に吸収されると物体の温度を上げるはたらきが大きいので、暖房器具などに利用されている。
• エ　X 線は紫外線より波長が短い電磁波で、物質を透過する能力が高いので、医療での透視撮影などに利用されている。
• オ　充電したコンデンサーとコイルをつなぐと電気振動が起こり、その周期は、コイルの自己インダクタンスを大きくすると長くなる。

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。

水平に置いた厚いアルミニウム板の真上で、棒磁石の N 極を下に向けて板に近づけたり、板の上で磁石を水平に動かしたりすると、板を貫く磁束が変化する。このとき、コイルを使わなくても、板の内部には磁束の変化を妨げる向きに誘導電流が流れ、磁石と板の相対的な運動を妨げる向きの力が生じる。

金属の導体の内部に生じるこのような誘導電流は、導体の電気抵抗によってジュール熱を発生させるので、IH 調理器で金属の鍋が発熱するしくみに利用されている。また、運動を妨げる向きの力を生じることは、電車の電磁ブレーキに利用されている。金属板などの広がった導体の内部に、このように生じる誘導電流を何というか。