電磁気(物理基礎、物理)に関する現象・技術(問題と答え)

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①雷が発生したとき、車の中にいれば安全であることが多い。それはなぜか?

→導体内部が空洞の場合、導体内部の電場は0となるから(静電遮蔽という)。

②半導体は、価電子が何個の原子の結晶か?

→4個
※ケイ素やゲルマニウムなど

③半導体は常温では(導体・不導体)として振るまい、高温では(導体・不導体)として振るまう。

→常温で不導体、高温で導体
※一般の導体は高温にしたり電圧を大きくしたりすると、原子の熱振動によって、電子の流れを妨げるようになる。

④P型半導体(常温で電子が不足している半導体)とN型半導体(常温で電子が余っている半導体)を接合することによってつくられる素子を何と言うか?

→ダイオード
※P型からN型の向きに電圧がかかったときしか電流が流れない。

⑤ダイオードは、P型半導体とN型半導体の接合部分で電子とホールが結合するときに何を放出するか?

→光
※電子とホールのエネルギー差が熱ではなく光として放出される。発光ダイオード(LED)の原理。

⑥電流計の内部抵抗は大きい方がよいか、小さい方がよいか?

→小さい方がよい。
※電流を流しやすくするため。

⑦電圧計の内部抵抗は大きい方がよいか、小さい方がよいか?

→大きい方がよい。
※流れる電流をなるべく小さくするため。

⑧分流器は直列につなぐか、並列につなぐか?

→並列

⑨倍率器は直列につなぐか、並列につなぐか?

→直列

⑩地球は大きな磁石であるが、北極は何極か?

→S極
※方位磁針のN極は北を向く。

⑪MRIは人体を何することで、その構造を読み取っているか。

→磁化

⑫銅は、反磁性体・常磁性体・強磁性体のうちどれか。

→反磁性体
※反磁性体は、コイルに入れると磁場が弱くなる。

⑬アルミニウムは、反磁性体・常磁性体・強磁性体のうちどれか。

→常磁性体
※常磁性体は、コイルに入れると磁場はわずかに強くなり、電流を0にすると磁場も0になる。

⑭鉄は、反磁性体・常磁性体・強磁性体のうちどれか。

→強磁性体
※強磁性体は、コイルに入れると磁場が相当強くなり、電流を0にしても磁場が残る場合があり、透磁率が真空の透磁率よりかなり大きい(鉄は8000倍)。

⑮コバルトは、反磁性体・常磁性体・強磁性体のうちどれか。

→強磁性体

⑯ニッケルは、反磁性体・常磁性体・強磁性体のうちどれか。

→強磁性体

⑰炭素は、反磁性体・常磁性体・強磁性体のうちどれか。

→反磁性体

⑱エレキギータの弦は何でできており、その下には何と何がある?

→弦は鉄(磁性体)でできている。その下には磁石とコイルがある。
※磁石によって磁化された鉄弦が振動することで、コイルに誘導電流が流れ、その電流の波を音に変えている。

⑲交流送電のメリットを2つ挙げよ。

→変圧が容易であること、事故時の遮断が容易であること

⑳送電する際に、送電線でジュール熱として消費する電力を考慮すれば、発電所では送電する電圧を高くするべきか、低くするべきか?

→高くするべき
※送電線に流れる電流を小さくするため。交流であれば変圧は容易であるため、家庭などで使用する際には問題ない。

㉑家庭などで電気製品を使用する際は、交流を直流に変換することが多い。そのとき使用するACアダプターには、変圧器・コンデンサー・抵抗とあと何が素子として入っているか?

→ダイオード

㉒可視光線よりも波長が短く、物質透過力が高いため、人体内部を透視する医療診断に用いられる電磁波は?

→X線

㉓電子レンジに用いられている電磁波は?

→マイクロ波

㉔波長がきわめて短く、農作物に照射して突然変異を起こさせる品種改良などに利用される電磁波は?

→γ線

㉕電子レンジでものが温まる原理を簡単に説明せよ。

→電子レンジ内で発生したマイクロ波が、電場を高速で変化させ、それによって物質を構成する分子が回転し、摩擦熱が発生して内部から温まる。
※電子レンジのマイクロ波の周波数は2450MHz(1秒間に24億5千万回も電場が変化する)
※電場の変化を利用しているため、水やアルコールといった極性分子の方が温まりやすく、ヘキサンや四塩化炭素といった無極性分子は温まりにくい。


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