電磁気と交流（知識）の問題

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。

電流が磁場から受ける力と、平行な 2 本の電流の間にはたらく力についての記述として正しいものを、次のア〜カからすべて選べ。ただし、導線はすべて真空中に置かれた十分に長い直線導線であり、地磁気の影響は無視する。また、「一様な磁場」は時間によって変化しないものとする。

• ア　一様な磁場の中で、導線を磁場の向きと平行に置いて電流を流すと、導線は磁場から力を受けない。
• イ　一様な磁場の中で、磁場に垂直に置いた導線に電流を流すとき、電流の向きだけを逆にしても、導線が磁場から受ける力の向きは変わらない。
• ウ　平行に置いた 2 本の導線に同じ向きの電流を流すと、2 本の導線は互いに反発しあう。
• エ　平行に置いた 2 本の導線にそれぞれ一定の電流を流すとき、導線どうしの間隔を大きくすると、導線の単位長さあたりにはたらく力の大きさは小さくなる。
• オ　フレミングの左手の法則では、左手の親指・人差し指・中指を互いに垂直に開き、人差し指を電流の向き、中指を磁場の向きに合わせると、親指が導線の受ける力の向きを表す。
• カ　磁場の中で電流が流れている導線が受ける力は、導線の中を移動する電荷をもつ粒子 1 個 1 個が磁場から受けるローレンツ力が合わさったものと考えることができる。

共通の鉄心に一次コイルと二次コイルを巻いた変圧器がある。一次コイルに交流電源をつなぐと、一次コイルを流れる電流の変化によって鉄心を貫く磁束が変化し、二次コイルに誘導起電力が生じる。このように、一方のコイルを流れる電流が変化することで、もう一方のコイルに誘導起電力が生じる現象を　a　という。

この変圧器の二次コイルの両端に抵抗をつないで電流を流す。二次コイルの巻数が一次コイルの巻数より多いとき、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より　b　。

文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして正しいものを、次のア〜エのうちから 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、電力の損失がないもの）とする。

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。

交流回路では、コイルやコンデンサーが、抵抗と同じように交流電流の流れをさまたげるはたらきをする。自己インダクタンス $L$ のコイルに角周波数 $\omega$ の交流電圧を加えたとき、コイルが電流の流れをさまたげるはたらきの大きさを表す量 $\omega L$ は、誘導リアクタンスとよばれる。

これに対して、電気容量 $C$ のコンデンサーに角周波数 $\omega$ の交流電圧を加えたとき、コンデンサーが電流の流れをさまたげるはたらきの大きさを表す量 $\frac{1}{\omega C}$（単位はオーム $\Omega$）を何というか。電気容量 $C$ そのものの名前ではなく、量 $\frac{1}{\omega C}$ の名前を、「〇〇リアクタンス」の形で答えよ。