電磁気と交流（知識）

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。

真空中に一様な磁場がある。この磁場の中に、正の電荷をもつ粒子を入射させる。重力の影響は無視する。

磁場中の荷電粒子が受ける力と、その運動について述べた文として正しいものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

• ア　ローレンツ力はつねに粒子の速度と同じ向きにはたらき、粒子の速さを大きくする。
• イ　粒子が磁場の向きと平行に運動しているときも、粒子は磁場からローレンツ力を受ける。
• ウ　ローレンツ力は粒子に仕事をしないので、粒子の運動エネルギーは変化しない。
• エ　磁場に垂直に入射した粒子が等速円運動をするとき、その周期は粒子の速さが大きいほど長くなる。

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。

電気容量 $C$ のコンデンサーを充電してから、自己インダクタンス $L$ のコイルとつないで 1 つの閉じた回路をつくると、回路に向きが周期的に入れかわる電流が流れる（電気振動）。導線やコイルの電気抵抗は無視でき、回路から電磁波としてエネルギーが出ていくことも無視できるものとする。

この電気振動について述べた文としてあてはまるものを、次のア〜オからすべて選べ。

• ア　コンデンサーに蓄えられた電気量の大きさが最大になる瞬間には、回路を流れる電流は $0$ である。
• イ　コンデンサーに蓄えられた電気量が $0$ になる瞬間には、コイルを流れる電流の大きさは最大である。
• ウ　コンデンサーの静電エネルギーとコイルに蓄えられたエネルギーの和は、時間とともに少しずつ減っていく。
• エ　コンデンサーの電気容量 $C$ を大きくすると、電気振動の周期は短くなる。
• オ　コイルの自己インダクタンス $L$ を大きくすると、電気振動の周期は長くなる。

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。

電磁波は、真空中でも光速で伝わる横波であり、波長によっていくつかの種類に分けられる。

可視光線よりも波長が少し長い電磁波を（ a ）といい、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、ストーブなどの暖房器具に利用される。一方、可視光線よりも波長が少し短い電磁波を（ b ）といい、生物の細胞に作用するはたらきが強いので、殺菌灯に利用される。

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、次の表のア〜オのうちから 1 つ選べ。

真空中に、磁束密度の大きさ $B$ の一様な磁場がある。この磁場の中を、正の電気量 $q$ をもつ荷電粒子が、磁場の向きに垂直な向きに速さ $v$ で運動している。粒子には磁場から受ける力以外の力ははたらかないものとする。

このとき粒子が磁場から受けるローレンツ力の大きさは（ a ）である。また、ローレンツ力の向きはつねに粒子の速度の向きと垂直なので、ローレンツ力は粒子に仕事を（ 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、次の表のア〜エのうちから 1 つ選べ。

机の上に棒磁石を 1 本置き、そのまわりに鉄粉をまくと、鉄粉は磁力線に沿った模様をつくる。磁力線には、各点での磁場の向きに矢印をつけて表す。地磁気の影響は無視する。

磁石の外部では、磁力線は（ a ）極から出て、反対側の極に入る。また、磁力線が（ b ）ところほど、磁場が強い。

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、次の表のア〜エのうちから 1 つ選べ。

真空中に、十分に長い 2 本の直線導線 A, B を平行に置き、それぞれに一定の電流を流す。A に流す電流の大きさは、B に流す電流の大きさの 2 倍である。地磁気の影響は無視する。このとき、A と B は、互いに相手の電流がつくる磁場から力を受ける。

この 2 本の導線の間にはたらく力について述べた文として正しいものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

• ア　A と B 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あう。
• イ　電流の大きい A が B から受ける力は、B が A から受ける力より大きい。
• ウ　A と B の間の距離を大きくすると、導線の長さ $l$ の部分が受ける力は大きくなる。
• エ　A と B に同じ向きの電流を流すと、2 本の導線は互いに引きあう。

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。

電流がそのまわりにつくる磁場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、導線やコイルは真空中にあり、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し、電流は一定とする。

• ア　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。
• イ　円形電流が円の中心につくる磁場の強さは、電流が同じなら、円の半径が大きいほど強い。
• ウ　直線電流がつくる磁場は、導線に平行な向きにできる。
• エ　ソレノイドの内部にできる磁場の強さは、単位長さあたりの巻数と電流の積に比例する。
• オ　直線導線を流れる電流の向きを逆にしても、そのまわりにできる磁場の向きは変わらない。

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。

発電所から家庭まで電気を送るとき、送電線では非常に高い電圧の交流が使われ、家庭の近くで 100 V などの低い電圧に下げられる。このように交流の電圧を上げ下げする装置は、1 つの鉄心に 2 つのコイルを巻いたつくりをしている。

この装置では、電源側のコイルに交流を流すと鉄心を貫く磁束が周期的に変化し、もう一方のコイルに誘導起電力が生じる。電力の損失がない理想的なものでは、2 つのコイルの電圧の比は巻数の比に等しい。一方、電源側のコイルに一定の直流を流し続けても、もう一方のコイルには起電力が生じない。

このような、交流の電圧を変えるための装置を何というか。

水平な机の上に、まっすぐな導線を東西の向きに置き、導線に一定の大きさの電流を西から東の向きに流す。導線のまわりには、磁束密度の大きさが一定で、向きが鉛直上向き（机の面に垂直で、下から上に向かう向き）の一様な磁場がかかっており、導線はその全体が磁場の中にある。地磁気の影響は無視する。

この導線が磁場から受ける力について述べた文として正しいものを、次のア〜オからすべて選べ。ただし、イ〜オでは、文中に書いた条件だけを変え、それ以外の条件（電流の大きさ・向き、磁場の大きさ・向き、磁場の中にある導線の長さ）はもとのままとする。

• ア　導線が受ける力の向きは、水平で南向きである。
• イ　電流の向きを東から西の向きに変えても、導線が受ける力の向きは変わらない。
• ウ　電流の大きさを 2 倍にすると、導線が受ける力の大きさは 4 倍になる。
• エ　導線の向きを変えて、電流が鉛直上向き（磁場と同じ向き）に流れるようにすると、導線は磁場から力を受けない。
• オ　磁束密度の大きさを半分にしても、導線が受ける力の大きさは変わらない。

まっすぐな長い導線に電流を流すと、導線のまわりに、導線を中心とする同心円状の磁場ができる。導線を流れる電流の向きと、そのまわりにできる磁場の向きの関係を表す法則として最も適当なものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

• ア　フレミングの左手の法則
• イ　レンツの法則
• ウ　ファラデーの電磁誘導の法則
• エ　右ねじの法則

真空中に、十分に長い 2 本の直線導線 A, B を、距離 $r$ だけ離して平行に置き、それぞれに一定の電流を流す。A に流す電流の大きさは $I_1$、B に流す電流の大きさは $I_2$ で、$I_1$ と $I_2$ は異なる値とする。このとき、導線どうしの間にはたらく力や、電流が磁場から受ける力についての記述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、地磁気の影響は無視する。

• ア　A と B に同じ向きの電流を流すと、A と B は互いに反発しあう。
• イ　A と B に逆向きの電流を流すと、A と B は互いに引きあう。
• ウ　A の長さ $l$ の部分が B から受ける力の大きさと、B の長さ $l$ の部分が A から受ける力の大きさは等しい。
• エ　A と B の距離 $r$ を 2 倍にすると、導線の長さ $l$ の部分が受ける力の大きさは $\frac{1}{4}$ 倍になる。
• オ　電流が磁場から受ける力の向きは、電流の向きと磁場の向きのどちらにも平行である。

両端を導線でつないで閉じた回路にしたコイルと棒磁石を使って、電磁誘導について調べた。電磁誘導についての記述として正しいものを、次のア〜オからすべて選べ。

• ア　コイルを貫く磁束が変化しないときは、コイルの近くの磁場がどれだけ強くても誘導起電力は生じない。
• イ　コイルに生じる誘導起電力の大きさは、コイルを貫く磁束の大きさに比例する。
• ウ　ほかの条件が同じなら、コイルに生じる誘導起電力の大きさはコイルの巻数に比例する。
• エ　誘導電流は、コイルを貫く磁束の変化を強める向きに流れる。
• オ　棒磁石の N 極をコイルに向けたまま、コイルに近づけるときと遠ざけるときとでは、誘導電流の向きは逆になる。

真空中の一様な磁場の中を運動する荷電粒子にはたらくローレンツ力についての記述として正しいものを、次のア〜オからすべて選べ。ただし、磁場は時間によって変化せず、荷電粒子には磁場から受ける力以外の力ははたらかないものとする。

• ア　ローレンツ力は粒子の速度の向きにつねに垂直にはたらくので、粒子に対して仕事をしない。
• イ　磁場の向きと平行に運動している荷電粒子は、磁場からローレンツ力を受けない。
• ウ　磁場の中で静止している荷電粒子も、その電気量と磁束密度の積に比例する大きさのローレンツ力を受ける。
• エ　磁場の向きに垂直に入射した荷電粒子は、ローレンツ力によって加速され、運動エネルギーがしだいに増加する。
• オ　同じ速度で運動する正の電荷の粒子と負の電荷の粒子では、受けるローレンツ力の向きは互いに逆になる。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

真空中の一様な磁場の中に、正の電荷をもつ粒子を、磁場の向きに垂直な向きに入射させたところ、粒子は磁場に垂直な平面内で等速円運動をした。次に、同じ粒子を同じ磁場の中に、同じく磁場に垂直な向きに、はじめの 2 倍の速さで入射させた。2 回目の円運動の半径と周期は、1 回目と比べてそれぞれどうなるか。最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。ただし、粒子にはたらく重力は無視でき、粒子の速さは光速に比べて十分小さいものとする。

• ア　半径は 2 倍になり、周期も 2 倍になる。
• イ　半径は 2 倍になり、周期は変わらない。
• ウ　半径は $\frac{1}{2}$ 倍になり、周期も $\frac{1}{2}$ 倍になる。
• エ　半径は変わらず、周期は $\frac{1}{2}$ 倍になる。
• オ　半径は 4 倍になり、周期は 2 倍になる。

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。

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

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。

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。

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。

真空中で、中心軸が東西方向を向くように、十分に長いソレノイドを水平に置いた。このソレノイドに一定の電流を流したところ、ソレノイドの西側の端から中心軸に沿って東向きにのぞきこむと、導線を流れる電流は時計回りに流れていた。このとき、ソレノイドの内部（中央付近）にできる磁場の向きと、ソレノイドの磁極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、地磁気の影響は無視する。

• ア　内部の磁場は西向きで、ソレノイドの西側の端が N 極になる。
• イ　内部の磁場は東向きで、ソレノイドの西側の端が N 極になる。
• ウ　内部の磁場は東向きで、ソレノイドの東側の端が N 極になる。
• エ　内部の磁場は西向きで、ソレノイドの東側の端が N 極になる。
• オ　内部の磁場の強さはほぼ $0$ で、ソレノイドの両端に磁極はできない。

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。