電験三種(第三種電気主任技術者)「機械」のうち、電気加熱方式の問題です(大分類:電熱・重要度B)。一問一答5問 → 五肢択一3問の順に解き、解答・解説は各問題の下を開いて確認してください。
一問一答(○×)
重要度:B 難易度:★☆☆
問1:抵抗加熱は、電流が抵抗体を流れるときに発生するジュール熱で加熱する方式である。
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正解:○
抵抗加熱はジュール熱(I²R)を利用します。被加熱物に直接電流を流す直接式と、発熱体の熱を伝える間接式があります。
重要度:B 難易度:★☆☆
問2:誘導加熱は、被加熱物に電極を接触させ、直接電流を流して加熱する方式である。
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正解:×
誘導加熱は、コイルに流した交流電流による交番磁界で被加熱物(導体)に渦電流を生じさせ、そのジュール熱で加熱します。電極の接触は不要です。
重要度:B 難易度:★☆☆
問3:誘導加熱では、電源の周波数を高くするほど、被加熱物に流れる渦電流は導体の内部まで一様に分布する。
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正解:×
周波数が高いほど表皮効果が強くなり、渦電流は導体の表面に集中します。
重要度:B 難易度:★☆☆
問4:誘電加熱は、絶縁体(誘電体)を高周波の電界中に置き、誘電損によって加熱する方式である。
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正解:○
誘電体の分子の分極が高周波電界に追従するときの損失(誘電損)で発熱します。
重要度:B 難易度:★☆☆
問5:電子レンジに用いられるマイクロ波加熱は、誘導加熱の一種である。
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正解:×
マイクロ波加熱は誘電加熱の一種で、食品中の水などの誘電損で加熱します。
五肢択一
重要度:B 難易度:★★☆
問6:誘電加熱で、被加熱物の材質(比誘電率と誘電正接)を変えずに、電源の周波数を2倍、被加熱物に加わる電界の強さを1.5倍にした。単位体積当たりの発熱量は元の何倍になるか。正しいものを選べ。
- 1.50
- 2.25
- 3.00
- 4.50
- 9.00
【第6問:正解と解説】
正解:4
正解は4です。
誘電加熱の発熱量は、周波数と電界の強さの2乗に比例するので、2×1.5²=4.5倍
1:誤り。電界の強さの比だけの値です。
2:誤り。周波数の変化を考えていない値です。
3:誤り。電界の強さの1乗に比例するとした値です。
4:正しい。
5:誤り。周波数の2乗にも比例するとした値です。
重要度:B 難易度:★☆☆
問7:電気加熱に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。
- アーク加熱は、アーク放電の高温を利用するもので、製鋼用のアーク炉などに用いられる。
- 赤外線加熱は、赤外線の放射によって、被加熱物を表面から加熱する。
- 誘電加熱は、被加熱物の内部で発熱するので、内部から加熱することができる。
- 誘導加熱は、金属などの導電性のある物体の加熱に用いられる。
- 誘電加熱は、金属のように導電率の大きい物体の加熱に適している。
【第7問:正解と解説】
正解:5
正解は5です。
1:正しい。
2:正しい。
3:正しい。
4:正しい。渦電流が流れる導体が対象です。
5:誤り。誘電加熱は絶縁体(誘電体)の加熱に用います。導体の加熱には誘導加熱が適しています。
重要度:B 難易度:★★☆
問8:誘導加熱に関する次の記述のうち、正しいものはどれか。
- 電流の浸透深さは、周波数、被加熱物の透磁率、導電率が大きいほど浅くなる。
- 被加熱物に流れる電流の浸透深さは、周波数が高いほど深くなる。
- 誘導加熱は、ガラスやプラスチックなどの絶縁体の加熱に適している。
- 表皮効果によって、渦電流は導体の中心部に集中する。
- 誘導加熱では、被加熱物に電極を取り付けて電流を流す必要がある。
【第8問:正解と解説】
正解:1
正解は1です。
浸透深さδ=√(2ρ/(ωμ))(ρ:抵抗率)で、周波数・透磁率・導電率(=1/ρ)が大きいほど浅くなります。
1:正しい。
2:誤り。周波数が高いほど浅くなります。
3:誤り。誘導加熱は導体の加熱に用います。絶縁体には誘電加熱を用います。
4:誤り。渦電流は導体の表面に集中します。
5:誤り。電磁誘導で渦電流を生じさせるので、電極は不要です。
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