エネルギー・波・電気
エネルギー・波・電気：入試での焦点
奈良県公立高校入試では、力学的エネルギーの移り変わり、波の速さと振動数・波長、音と光の性質、凸レンズ、オームの法則、直列・並列回路、電力と電力量、電流と磁界、電磁誘導が問われる。回路図とグラフを自分で描いて考える。
押さえる規則
- 運動エネルギーは質量と速さ、位置エネルギーは質量と高さに関係。摩擦がなければ力学的エネルギーは保存。
- 波の速さv＝振動数f×波長λ。振動数は1秒あたりの波の数で単位Hz。
- 音は空気中を縦波で伝わり、振動数が大きいほど高い。光は反射・屈折し、凸レンズでは焦点距離と物体位置で像が変わる。
- オームの法則V＝IR。直列は電流が同じで電圧が分圧、並列は電圧が同じで電流が分流。
- 電力P＝VI、電力量＝電力×時間。熱量は電力量に比例。
- 電流のまわりに磁界ができ、磁界の変化で電磁誘導が起こる。右手・左手の規則は向きを確認。
- エネルギー変換では、位置→運動、電気→光・熱・音など。効率＝有用なエネルギー÷入力×100。
例題
6 Vの電源に3 Ωと6 Ωを並列につないだ。合成抵抗は1/R＝1/3＋1/6＝1/2より2 Ω。全体の電流は6÷2＝3 A。3 Ω側に2 A、6 Ω側に1 Aが流れる。並列では電圧が6 Vで同じになる点が決め手。直列なら同じ電流が流れ、電圧が抵抗の比で分かれる。
失点しやすい罠
v＝fλで波長をcmのまま代入する、並列回路で電流が同じと考える、電力と電力量を混同する、凸レンズの像の向きを実像と虚像で逆にする、が失点源。単位をm・s・Hzにそろえる。