電磁気と交流（知識）の問題

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。

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、変圧器は電力の損失がなく、一次コイルを貫く磁束がすべて二次コイルも貫く理想的なものとする。

• ア　コイルを流れる電流が変化すると、コイル自身を貫く磁束が変化し、その電流の変化を妨げる向きに誘導起電力が生じる。
• 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、コイルには $\frac{1}{2}L{I}^2$ のエネルギーが磁場のエネルギーとして蓄えられている。
• ウ　相互インダクタンスが $M$ の 2 つのコイルで、一次コイルの電流が短い時間 $\Delta t$ の間に $\Delta I$ だけ変化すると、二次コイルには大きさ $M\left|\frac{\Delta I}{\Delta t}\right|$ の誘導起電力が生じる。
• エ　変圧器で二次コイルの巻数を一次コイルの巻数より多くすると、二次コイルの電圧は一次コイルの電圧より大きくなり、二次コイルを流れる電流も一次コイルを流れる電流より大きくなる。
• オ　変圧器の一次コイルに一定の大きさ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。

電気抵抗の無視できるコンデンサーとコイルを、それぞれ単独で正弦波交流電源につないだ場合について述べた次の文章中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、下のア〜カのうちから 1 つ選べ。

コンデンサーに正弦波交流電圧を加えると、回路を流れる電流の位相は、コンデンサーに加わる電圧の位相よりも $\frac{\pi }{2}$ だけ（ a ）。一方、コイルに加える交流電圧の実効値を一定に保ったまま、電源の周波数だけを高くしていくと、コイルを流れる電流の実効値は（ b ）。

• ア
• イ
• ウ
• エ
• オ
• カ

磁場と磁力線、および電流がつくる磁場についての記述のうち、正しいものを、次のア〜カからすべて選べ。ただし、導線やソレノイドは真空中にあり、地磁気の影響は無視する。また、直線導線とソレノイドは十分に長いものとする。

• ア　磁力線は、途中で交わったり枝分かれしたりしない。
• イ　直線電流がつくる磁場の強さは、導線からの距離の 2 乗に反比例する。
• ウ　電流の大きさが同じとき、円形電流が円の中心につくる磁場は、円の半径が小さいほど強い。
• エ　ソレノイドの内部の磁場の強さは、電流と単位長さあたりの巻数が同じなら、ソレノイドの断面積によらない。
• オ　ソレノイドの内部の磁場の向きは、ソレノイドの中心軸に垂直である。
• カ　鉛直上向きに電流が流れている直線導線を真上から見下ろすと、導線のまわりの磁場の向きは時計回りである。