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電気材料の種類と特性 ミニテスト【第2回】

電気材料の種類と特性」のミニテスト第2回(全5問)です。

電気材料の種類と特性 ミニテスト

第1回 第2回 第3回

テストの使い方

まず自分で答えを考えてから「解答を見る」をタップしてください。間違えた問題は解説記事に戻って確認すると効果的です。

第1問

変圧器の鉄心にけい素鋼板を使う主な理由として、正しいものはどれか。

(1)導電率が高いため
(2)永久磁石として使えるため
(3)ヒステリシス損と渦電流損を低減できるため
(4)耐熱温度が最も高いため
(5)半導体の性質を持つため

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正解:(3)ヒステリシス損と渦電流損を低減できるため
けい素(シリコン)を添加するとヒステリシス損が減少し、同時に電気抵抗が増大して渦電流損も抑制されます。さらに薄い板を積層して使うことで、渦電流のループを分断し損失をいっそう小さくしています。

第2問

鉄損のうち、渦電流損の特徴として正しいものはどれか。

(1)周波数に比例する
(2)周波数の 2 乗に比例する
(3)周波数に反比例する
(4)周波数に無関係である
(5)板厚に反比例する

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正解:(2)周波数の 2 乗に比例する
鉄損は 2 種類あります。
ヒステリシス損:周波数に比例(f の 1 乗)
渦電流損:周波数の 2 乗に比例(f²)、板厚の 2 乗にも比例
対策:薄い板を積層する+けい素鋼で抵抗率を上げる。

第3問

電気ヒーターの発熱体に使われるニクロムの特徴として、正しいものはどれか。

(1)導電率が全金属中で最も高い
(2)抵抗率が高く、耐熱性に優れる
(3)温度係数が極めて小さい
(4)融点が全金属中で最も高い
(5)磁性材料として使われる

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正解:(2)抵抗率が高く、耐熱性に優れる
ニクロム(ニッケル-クロム合金)は抵抗率が高く、通電すると大きな発熱が得られます。さらに耐熱性が高いため高温でも劣化しにくく、電気ヒーターや電熱器に最適です。温度係数が極めて小さいのはマンガニン(精密抵抗器用)です。

第4問

軟磁性材料と硬磁性材料に関する記述として、正しいものはどれか。

(1)軟磁性材料は保磁力が大きく、永久磁石に使われる
(2)硬磁性材料は透磁率が大きく、鉄心に使われる
(3)軟磁性材料は保磁力が小さく、磁化・消磁が容易である
(4)硬磁性材料は保磁力が小さく、磁化が容易である
(5)軟磁性材料と硬磁性材料に性質の違いはない

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正解:(3)軟磁性材料は保磁力が小さく、磁化・消磁が容易である
軟磁性材料:保磁力 小、透磁率 大 → 変圧器・電動機の鉄心(けい素鋼板など)
硬磁性材料:保磁力 大、透磁率 小 → 永久磁石(ネオジム、アルニコなど)
「軟」はやわらかく磁化を変えやすい、「硬」はがっちり磁力を保持するイメージです。

第5問

n 型半導体を作るために、シリコンに添加する元素はどれか。

(1)ホウ素(B)
(2)インジウム(In)
(3)リン(P)
(4)ガリウム(Ga)
(5)アルミニウム(Al)

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正解:(3)リン(P)
n 型半導体は 5 価の元素(リン、ヒ素など)を添加して作ります。余った電子が多数キャリアとなります。
p 型半導体は 3 価の元素(ホウ素、インジウムなど)を添加し、正孔が多数キャリアです。
覚え方:n = negative(電子)、p = positive(正孔)。

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