次の文章は、電気加熱に関する記述である。
導電性の被加熱物を交番磁束内におくと、被加熱物内に起電力が生じ、渦電流が流れる。 (ア) 加熱はこの渦電流によって生じるジュール熱によって被加熱物自体が昇温する加熱方式である。抵抗率の (イ) 被加熱物は相対的に加熱されにくい。
また、交番磁束は (ウ) 効果によって被加熱物の表面近くに集まるため、渦電流も被加熱物の表面付近に集中する。この電流の表面集中度を示す指標として電流浸透深さが用いられる。電流浸透深さは、交番磁束の周波数が (エ) ほど浅くなる。したがって、被加熱物の深部まで加熱したい場合には、交番磁束の周波数は (オ) 方が適している。
上記の記述中の空白箇所(ア)、(イ)、(ウ)、(エ)及び(オ)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。
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要点
正解は(3)。交番磁束による渦電流損を利用するのは (ア)誘導 加熱です（IHなど）。 ・ 発熱量は \(P \propto I^2 R\) ですが、誘導加熱においては、銅やアルミのような抵抗率が極めて (イ)低い 金属は、渦電流は流れやすいものの抵抗が小さすぎて発熱しにくく、加熱効率が悪くなります（逆に鉄などの抵抗率がある程度高い強磁性体は加熱しやすい）。
詳細解説
正解は(3)です。
・交番磁束による渦電流損を利用するのは (ア)誘導 加熱です（IHなど）。
・発熱量は \(P \propto I^2 R\) ですが、誘導加熱においては、銅やアルミのような抵抗率が極めて (イ)低い 金属は、渦電流は流れやすいものの抵抗が小さすぎて発熱しにくく、加熱効率が悪くなります（逆に鉄などの抵抗率がある程度高い強磁性体は加熱しやすい）。
・電流が表面に集中する現象は (ウ)表皮 効果です。
・電流浸透深さ \(\delta\) は周波数 \(f\) の平方根に反比例します（\(\delta \propto \sqrt{1/f}\)）。したがって、周波数が (エ)高い ほど深さは浅くなります。
・深部まで加熱したい場合は、浸透深さを深くする必要があるため、周波数は (オ)低い 方が適しています。
以上より、選択肢(3)が正解です。
