問 題
発電機に関する次の記述の ㋐，㋑ に当てはまるものの組合せとして最も妥当なのはどれか。
「西日本での商用電源の周波数は ㋐ である。極数が 4 極の同期発電機の場合，周波数が ㋐ の出力を行うとき，回転数は ㋑ となる。ただし，すべり率については考慮しないものとする。」
解 説
㋐ ですが
西日本 60Hz、東日本 50Hz です。これは電力についての基礎知識です。
㋑ ですが
公式「回転数 = 2f/極数」を知っていればそれで OK です。知らなかった場合も、簡単な場合から考えると答えを推測できるかもしれません。
発電機のイメージは対称三相交流を考えればよいです。中央に回転する棒磁石があって、周囲に 120 ° ずつずらしてコイルを置いたものをイメージします。
まず「中央に 1 本の磁石がある」と仮定します。すると N 極が 1 つ、S 極が 1 つなのでこれで極数が 2 です。これがもし 2 本の磁石なら極数が 4 となります。つまり、極数 ÷ 2 が 中央部分で回転する 棒磁石本数 です。
中央に 1 本棒磁石を置き、1 回転すれば 電気が 1 なみなみできる というのが 三相交流の基本イメージです。周波数が 60 Hz、つまり 1 秒間に 60 なみなみ 電気ができるのであれば、棒磁石がもし 1 本であれば、1 秒間に 60 回転させると考えられます。
そして、極数が 4 ということは棒磁石が 2 本あるということです。ある周波数分発電させる際、棒磁石の本数が 2 倍になっているのだから 回転数は 半分でいいはずです。（その代わり回転させるのが大変になると考えられます）。
従って
1 秒間に 30 回転です。1 分間であれば 1800 回転になります。
以上より、正解は 4 です。
参考 高卒技術 2021 no25 対称三相交流
https://yaku-tik.com/koumuin/2021-gijyutu-25/
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