2021年阪大物理第2問

第2問は電磁気ですが、発電所からの送電をモデル化した面白そうな問題ですね。
問題の趣旨をつかむのに手間取る


問1 計算するだけ。「電力=(電圧)²/抵抗」より
   P(t)=(Vsinωt)²/r

問2 時刻tで流れる電流はI(t)=Vsinωt/rなので、I=V/r。PAの平均値を「PA」で表す
  ことにする。
   A=V²/r×1/2=V²/2r→ r=V²/2PAよりrを消去して、Ir=2PA/V

問3 コンデンサーに流れる電流は電圧より位相がπ/2進むので、リアクタンスが1/ωCより
     ic(t)=ωCVsin(ωt+π/2)=ωCVcosωt
     ∴Ic=(ic(t)の最大値)=ωCV

問4~6 


問7 振動数f=60(Hz)。f=1/T、T=2π/ωよりf=ω/2π。よってω=120π。

   またR=0.10×100=10Ω。計算はかなり煩雑
   kJ,kW,μFをJ,W,Fに一度直してから計算した。


【講評】
交流の基本を理解していれば問6までは辿りつくはず。問7はπ=3.14を自分で用いるのと単位の
変換が難所だった。問6までについては、言い方を変えると、原子に次いで対策が手薄になりがち
な交流の理解が曖昧だった人は差をつけられたともいえる。


交流や原子が手薄の受験生は、名問の森(オレンジ色の方)の後半をきっちり対策するとよい
でしょう。

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