電気加熱15【電験3種 機械】電子レンジのマイクロ波加熱の原理と誘電損失の穴埋め問題！平成26年度 A問題11 完全解説

今回は平成26年度 機械科目 A問題11を解説します。電子レンジに使われるマイクロ波加熱の原理（誘電損・有極性分子・浸透深さ）に関する空所補充問題です。★電気加熱16（平成22年度A問題12）と同一の発熱量の公式P＝KfE²εtanδを使う対の問題です。

電子レンジには数GHzのマイクロ波が使われ、被加熱物中の水などの有極性分子の誘電損によって発熱します。発熱量は周波数に比例し、逆に電磁波の浸透深さは周波数が高いほど小さくなる、という反比例の関係を押さえるのがポイントです。

平成26年度 機械科目 A問題11：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26年度 A問題11

　次の文章は，電子レンジ及び電磁波加熱に関する記述である．

　一般に市販されている電子レンジには，主に（ア）の電磁波が使われている．この電磁波が電子レンジの加熱室に入れた被加熱物に照射されると，被加熱物は主に電磁波の交番電界によって被加熱物自体に生じる（イ）によって被加熱物自体が発熱し，加熱される．被加熱物が効率よく発熱するためには，被加熱物は水などの（ウ）分子を含む必要がある．また，一般に，（イ）は電磁波の周波数に（エ），被加熱物への電磁波の浸透深さは電磁波の周波数が高いほど（オ）．

　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．

	（ア）	（イ）	（ウ）	（エ）	（オ）
(1)	数GHz	誘電損	有極性	無関係で	小さい
(2)	数GHz	誘電損	有極性	比例し	小さい
(3)	数MHz	ジュール損	無極性	無関係で	大きい
(4)	数MHz	誘電損	無極性	比例し	大きい
(5)	数GHz	ジュール損	有極性	比例し	大きい

出題のポイント：誘電損と周波数の関係

電子レンジでは数GHzのマイクロ波による交番電界が、水などの有極性分子を動かし、誘電損によって被加熱物自体を発熱させます。他の条件が一定なら誘電損による発熱量は周波数に比例し、電磁波の浸透深さは周波数が高いほど小さくなります。

ポイント解説：発熱量と浸透深さの対比

電子レンジには数GHzのマイクロ波が使われ、被加熱物中の水などの有極性分子に生じる誘電損によって発熱します。

誘電損による発熱量P＝KfE²εtanδは周波数fに比例し、逆に電磁波の浸透深さd＝A/(f√(εtanδ))は周波数が高いほど小さくなります。この「比例」と「反比例（小さくなる）」の対比を押さえるのがポイントです。

問題の解説：五つの空欄から選択肢を特定

STEP1　（ア）（イ）（ウ）マイクロ波加熱の周波数帯と発熱原理を確認する

電子レンジには主に数GHz（ア）の電磁波（マイクロ波）が使われます。被加熱物自体に生じる誘電損（イ）によって発熱します。

効率よく発熱するには水などの有極性（ウ）分子を含む必要があります（水分子は極性分子で電界の向きに応じて振動しやすい）。

STEP2　（エ）（オ）発熱量と浸透深さの周波数依存性を確認する

発熱量P＝KfE²εtanδの式より、誘電損は周波数に比例し（エ）ます。

浸透深さd＝A/(f√(εtanδ))の式より、周波数が高いほど浸透深さは小さい（オ）です。

以上より（ア）数GHz（イ）誘電損（ウ）有極性（エ）比例し（オ）小さいの組合せである(2)が正解です。

答え：(2)

まとめ

（ア）	数GHz
（イ）	誘電損
（ウ）	有極性
（エ）	比例し
（オ）	小さい
答え	(2)

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