電気加熱14【電験3種 機械】電気ストーブの熱伝達と誘電加熱・マイクロ波加熱の穴埋め問題！平成27年度 A問題13 完全解説

今回は平成27年度 機械科目 A問題13を解説します。電気ストーブからの熱伝達（放射・対流）と、誘電加熱の原理（交番電界と同相の電流成分による発熱）に関する空所補充問題です。

電気ストーブの発熱体からの熱伝達は主に放射と対流によって行われ、放射は主に赤外放射です。誘電体を交番電界中に置くと、電界と同相の電流成分による誘電損で被加熱物自体が発熱し、この原理を利用した加熱にマイクロ波加熱があります。

平成27年度 機械科目 A問題13：問題文と選択肢

まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。

電験3種 機械科目 【電気加熱】 平成27年度 A問題13

　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．この電気ストーブ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，被加熱物が誘電体の場合，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．

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。この電気ストーブ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。被加熱物が誘電体の場合，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）	（イ）	（ウ）	（エ）
(1)	対流	赤外放射	と同相の	マイクロ波加熱
(2)	対流	赤外放射	に直交する	マイクロ波加熱
(3)	対流	可視放射	に直交する	誘導加熱
(4)	伝導	赤外放射	と同相の	誘導加熱
(5)	伝導	可視放射	と同相の	誘導加熱

出題のポイント：放射・対流と誘電加熱

電気ストーブから人体への熱移動は、主に赤外放射と周囲空気の対流によります。一方、誘電体に交流電界を加えると、電界と同相の損失電流成分が電力を消費して発熱します。マイクロ波加熱は、この誘電加熱を利用する代表例です。

ポイント解説：誘電損を生む同相電流

電気ストーブなどの発熱体からの熱伝達は主に放射と対流によって行われ、放射は主に赤外放射です。

誘電体を交番電界中に置くと交番電流が流れますが、実際に発熱（誘電損）に寄与するのは電界と同相の電流成分だけです。この原理を利用した加熱の代表例がマイクロ波加熱です。

問題の解説：四つの空欄を電界から判断

STEP1　（ア）（イ）電気ストーブの熱伝達を確認する

電気ストーブから室内への熱伝達は放射と対流（ア）によって行われます。ヒータからの放射は主に赤外放射（イ）です。

STEP2　（ウ）誘電加熱で発熱に寄与する電流成分を確認する

交番電界中の誘電体に流れる交番電流のうち、発熱（誘電損）に寄与するのは電界と同相の（ウ）電流成分です。

STEP3　（エ）該当する加熱方式を確認する

この誘電損を利用した加熱の代表例はマイクロ波加熱（エ）です。

以上より（ア）対流（イ）赤外放射（ウ）と同相の（エ）マイクロ波加熱の組合せである(1)が正解です。

答え：(1)

まとめ

（ア）	対流
（イ）	赤外放射
（ウ）	と同相の
（エ）	マイクロ波加熱
答え	(1)

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