帝京大学物理2013年第4問

大気中で激しい上昇気流が生じると、背の高い雲、たとえば積乱雲が発生し、雲の上層部には正の電荷がたまり、一方下層部には負の電荷がたまる。下層部の負電荷の蓄積により、地表では正電荷が誘導される。以下の設問に答えよ。
  • (1) このような誘導現象は何とよばれるか。次の【語群】の中から適切なものを選べ。
    【語群】
    • 分極誘導
    • 凝結誘導
    • 相互誘導
    • 自己誘導
    • 電磁誘導
    • 静電誘導
  • (2) 電荷が蓄積され、雲の下層部と地表の電位差が$10^9$Vのとき、放電が起きた。放電により移動した電荷は$10$Cで、放電時間は$10^{-3}$sであったとすると、この稲妻の電流は何Aか。ただし、落雷のあいだ電位差に変化はないものとする。
  • (3) このとき放出されるエネルギーは何Jか。
  • (4) このエネルギーと同等の仕事をさせるには、地上$100$mの高さからいくらの質量の物体を地上に落下させればよいか。重力加速度の大きさを$10$m/s2とする。
  • (5) また、このエネルギーは消費電力$1$kWの電化製品を連続して何日運転できる電気エネルギーに相当するか。有効数字1桁で答えよ。