こんにちは。
八千代緑が丘校の轟です。
昨年の東京大学の物理の過去問を解いた
Ａくんから、第２問(電磁気の問題)について
質問を頂きました。
問題文の冒頭に、このような文言が書かれて
います。
『固体中に荷が固定された物体をエレクトレットと呼ぶ。
エレクトレットは振動のエネルギーを電気エネルギー
として取り出す振動発電などの分野で利用されている。
以下では、電荷を帯びた金属板が誘電体中に固定された
物体をエレクトレットのモデルとする。』
Ａくんに限らず、高校生にとって、エレクトレット
という言葉は聞きなれないと思いますが、
『エレクトレットって、何かの役に立っているんですか？』
という質問を頂きました。
このエレクトレットは、実は、私たちの生活の中で
身近なところだとコンデンサー マイク
でこの原理が使われています。
電荷が溜まったコンデンサーの極板が動くと
それによって電流が流れます。
(電流の流れ方はもちろん 回路の状況によりますが…。)
その電流を測定することによって、
この極板の振動の様子を読み取れます。
コンデンサー マイクというのは、
音波が極板に入って、極板が振動すると、
振動の様子を流れる電流の変化から読み取って、
その情報を他の装置で再生するという仕組みです。
ちなみに、コンデンサーマイクの他に
ダイナミックマイクというものがあります。
ダイナミックマイクの方は電磁誘導の原理を
活用しています。
話を元に戻して通常コンデンサーマイクは
電源をつなぎ電圧をかけておいて
予めコンデンサーを充電させておきます。
そして、極板が動くと予め溜まっている電荷が
変化がつながっている回路に流れるように
なっています。
本問のように、内部に電荷を埋め込んでおいた
形のコンデンサーマイクのことを
エレクトレットコンデンサーマイク
と言います。
これは、電源なくても働くのですが、
ただし、その分あのパワーが低く、ノイズに弱い
という弱点があります。
また、極板間に貯めてある電荷が徐々に逃げていってしまう
というような問題もあるんですね。
入試が目の前に近づいてきた受験生にとっては、
問題を解くのに精一杯で、
『この問題の物理法則は、実際に、こんなところで
役立てられているんだぁ～』
というように興味を持ちながら問題を解くゆとりは
ないと思います。
ただ、新高校３年生で、一通り物理を学んだ後、
力試しといいますか、ちょっと背伸びをして
寄り道もしながら、楽しんで物理を学ぶと
面白いかもしれませんね。
そういう意味では、東京大学の物理の入試問題は、
昔から、解いていて楽しい問題のオンパレード
ですので、東京大学志望でない高校生にも、
取り組んでみても良いかもしれません。
（八千代緑が丘校 轟）
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