大学入学共通テスト(理科) 過去問
令和5年度(2023年度)本試験
問16 (物理基礎(第3問) 問4)

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問題

大学入学共通テスト(理科)試験 令和5年度(2023年度)本試験 問16(物理基礎(第3問) 問4) (訂正依頼・報告はこちら)

発電および送電についての後の問いに答えよ。

発電所で発電された交流の電圧は、変圧器によって異なる電圧に変換される。その電力は送電線によって遠方に送電される。図4は変圧器の基本構造の模式図である。

次の文章中の空欄( ア )・( イ )に入れる語句と式の組合せとして最も適当なものを、後の選択肢のうちから一つ選べ。

変圧器の一次コイルに交流電流を流すと、鉄心の中に変動する磁場(磁界)が発生し、( ア )によって二次コイルに変動する電圧が発生する。
理想的な変圧器では、変圧器への入力電圧がV1であるとき、変圧器からの出力電圧V2は、一次コイルの巻き数をN1、二次コイルの巻き数をN2とすると、V2=( イ )で表される。
問題文の画像
  • ア:右ねじの法則  イ:{√(N2/N1)}V1
  • ア:右ねじの法則  イ:(N2/N1)V1
  • ア:右ねじの法則  イ:{√(N1/N2)}V1
  • ア:右ねじの法則  イ:(N1/N2)V1
  • ア:電磁誘導  イ:{√(N2/N1)}V1
  • ア:電磁誘導  イ:(N2/N1)V1
  • ア:電磁誘導  イ:{√(N1/N2)}V1
  • ア:電磁誘導  イ:(N1/N2)V1

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この過去問の解説 (2件)

01

一次コイルに電流を流すと磁場が変化し、その地場の変化を打ち消すように二次コイルに電圧が発生する現象を「電磁誘導」と言います。

理想的な変圧器では電圧の比はコイルの巻き数比に比例するため次の式が成り立ちます。

V1/V2=N1/N2

つまり、V2=(N2/N1)V1 となります。

選択肢6. ア:電磁誘導  イ:(N2/N1)V1

これが正解です。

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02

解答 ア:電磁誘導  イ:(N2/N1)V1

 

アの解説

「変圧器の一次コイルに交流電流を流すと、

鉄心の中に変動する磁場(磁界)が発生し、

( ア )によって二次コイルに変動する電圧が発生する。」

に当てはまるのは、「右ねじの法則」か「電磁誘導」かを問う問題です。

 

右ねじの法則は、電流が作る磁場の向きに関する法則です。

電磁誘導は、磁場の変化が起電力(電圧)を生み出す現象です。

 

よって答えは ア:電磁誘導 となります。

 

イの解説

変圧器について、

V1:V2=N1:N2

が成り立ちます。この式を変形して、

N1×V2 = N2×V1

V2 = (N2/N1)V1

となります。

よって答えは (N2/N1)V1 となります。

選択肢6. ア:電磁誘導  イ:(N2/N1)V1

この選択肢が正解となります。

まとめ

変圧器について、

入力電圧: V1 出力電圧: V2

一次コイルの巻き数: N1 二次コイルの巻き数: N2

として、

V1:V2=N1:N2

が成り立ちます。この関係は暗記しておきましょう。

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