第三種電気主任技術者(電験三種) 過去問
平成27年度(2015年)
問55 (機械 問55)

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問題

第三種 電気主任技術者試験 平成27年度(2015年) 問55(機械 問55) (訂正依頼・報告はこちら)

次の文章は、電気加熱に関する記述である。

電気ストーブの発熱体として石英ガラス管に電熱線を封入したヒータがよく用いられている。この電気ストープから室内への熱伝達は主に放射と( ア )によって行われる。また、このヒータからの放射は主に( イ )である。
一方、交番電界中に被加熱物を置くことによって被加熱物を加熱することができる。一般に物質は抵抗体、誘電体、磁性体などの性質をもち、被加熱物が誇電体の場合、交番電界中に置かれた被加熱物には交番電流が流れ、被加熱物自身が発熱することによって被加熱物が加熱される。このとき、加熱に寄与するのは交番電流のうち交番電界( ウ )電流成分である。この原理に基づく加熱には( エ )がある。

上記の記述中の空白箇所(ア)、(イ)、(ウ)及び(エ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の( 1 )〜( 5 )のうちから一つ選べ。
  • (ア)対流  (イ)赤外放射  (ウ)と同相の   (エ)マイクロ波加熱
  • (ア)対流  (イ)赤外放射  (ウ)に直交する  (エ)マイクロ波加熱
  • (ア)対流  (イ)可視放射  (ウ)に直交する  (エ)誘導加熱
  • (ア)伝導  (イ)赤外放射  (ウ)と同相の   (エ)誘導加熱
  • (ア)伝導  (イ)可視放射  (ウ)と同相の   (エ)誘導加熱

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この過去問の解説 (3件)

01

電気ストーブの場合、空気中で熱を伝えているため「対流」を選択、その要因は「赤外線」ですから、
「赤外放射」を選択します。
被加熱物が抵抗体となって、加熱することになるため抵抗に流れる電流は電圧と同相成分ですから
「同相」を選択します。
交番磁界中で加熱するものは電子レンジを指すため、
「マイクロ波加熱」を選択します。

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02

正しい組み合わせは、1番です。


(ア)
電気ストーブの発熱体として石英ガラス管に電熱線を封入したヒータがよく用いられています。この電気ストープから室内への熱伝達は主に放射と「対流」によって行われます。
伝導は熱が物質を伝わる現象なので、ここでは不適切になります。


(イ)
また、このヒータからの放射は主に「赤外放射」です。


(ウ)
一方、交番電界中に被加熱物を置くことによって被加熱物を加熱することができます。このとき、加熱に寄与するのは交番電流のうち交番電界「と同相の」電流成分です。


(エ)
この原理に基づく加熱には「マイクロ波加熱」があります。

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03

答えは((ア)対流 (イ)赤外放射 (ウ)と同相の (エ)マイクロ波加熱)になります。

 

(ア)について

これは「熱の移動」について問われています。

知っているか知らないかという次元とも言えますが、熱の移動には熱伝導、熱伝達(対流)、熱放射の3種類あります。

熱伝導は同一物質内を移動する状態のことを、熱電伝達は物質から空気中などへの移動する状態のことを、熱放射は物質表面から可視光や熱外線などの電磁波に変換されて放射される状態のことを言います。

熱放射は分かりにくいですし、熱伝達とどうのように違うのか等の疑問を持たれる方もいるかもしれませんが、熱放射は熱を伝える媒体がなくても熱を伝えることができるのが特徴です。

 

問題でストーブから室内へということなので、これは伝達と放射になります。

 

(イ)について

赤外放射と可視放射とありますが、これは波長の長さにより変わってきます。

ストーブなどのようなものは主に「赤外放射」になります。

 

(ウ)について

これは「同相」になります。

直交してしまうと出力は減少します。

 

(エ)について

これは「マイクロ波加熱」になります。

問題には出てきていないですが、マイクロ波加熱と共通点も多い誘電加熱というものがあります。

もう少し詳細に言うと、誘電加熱は高周波電圧を加えるのに対し、マイクロ波加熱は電磁波を照射します。

大まかに理解するなら周波数の違いというような認識でいいと思います。

誘電加熱と誘導加熱は違うので注意が必要です。

電界で加熱するのが誘電加熱、磁界で加熱するのは誘導加熱になります。

 

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