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。

一様な磁場の中に長方形のコイルを置き、磁場に垂直な回転軸のまわりに、コイルを一定の角速度で回転させた。このとき、コイルの両端には、時間とともに正弦関数的に変化する交流電圧（正弦波交流）が生じた。コイルの両端には抵抗がつながれている。

この交流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。

• ア　正弦波交流の電圧の実効値は、電圧の最大値の $\sqrt{2}$ 倍である。
• イ　交流の周期を $T$、周波数を $f$ とすると、$f=\frac{1}{T}$ の関係がある。
• ウ　コイルの両端の電圧は、向きは変わらず大きさだけが周期的に変化する。
• エ　コイルを貫く磁束が最大になる瞬間に、コイルに生じる電圧の大きさも最大になる。
• オ　抵抗で消費される電力の時間平均は、電圧の最大値と電流の最大値の積に等しい。

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。

自己インダクタンス $L$ のコイルを電源と可変抵抗につないだ回路で、可変抵抗の値を少しずつ小さくして、コイルを流れる電流をしだいに増やしていく。このとき、コイルを流れる電流がつくる磁場によって、コイル自身を貫く磁束も増えていく。

電流を増やしている間にコイルに生じる自己誘導の起電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。

• ア　電流の増加を助ける向きに生じ、その大きさは電流の変化の速さに比例する。
• イ　電流の増加を妨げる向きに生じ、その大きさはそのときの電流の大きさに比例する。
• ウ　電流の増加を妨げる向きに生じ、その大きさは電流の変化の速さに比例する。
• エ　電流の増加を助ける向きに生じ、その大きさはそのときの電流の大きさに比例する。
• オ　コイル自身を流れる電流による磁束の変化なので、コイル自身には起電力は生じない。

電気容量 $C$ のコンデンサーだけを、角周波数 $\omega$ の正弦波交流電源につなぐ。コンデンサーにかかる電圧を $V=V_0\sin \omega t$ と表すと、回路を流れる電流は $I=I_0\sin \left(\omega t+\frac{\pi }{2}\right)$ と表され、電流は電圧より $\frac{1}{4}$ 周期だけ早く最大になる。導線の電気抵抗は無視できるものとする。

このように、正弦波で変化する量について、$\sin$ の中の角 $\omega t$ や $\omega t+\frac{\pi }{2}$ のような、振動のどの段階にあるかを表す角を何というか。