Question

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緊急です。
中学生理科の磁界の問題です。
赤く印をつけたところの解説をお願いいたします。

6 電流と磁界の関係を調べる実験について,次の各問に答えよ。
<実験1> を行ったところ, <結果1>のようになった。
< 実験 1 >
(1) 図1のように,台に固定したコイル, スイッチ, 導線,電源
装置を用いて回路を作り, N極が黒く塗られた方位磁針を,
台上の点Aから点Cまでの各点に置いた。
(2) スイッチを入れ, 方位磁針のN極が指す向きを調べた。
<結果 1 >
点Aから点Cまでの各点に置いた方位磁針のN極が指す向き
とコイルを流れた電流の向きは,図2のようになった。
図 1
レール
D E
台
図2
次に,<実験2> を行ったところ, <結果 2 > のようになった。
<実験2>
図3
磁石
コイル
金属棒
B
[問1] <結果1> から,台の面上におけるコイルの周りの磁界の向きを矢印で表したものとして適切な
のは、次のうちではどれか。
イ
スイッチ 電源装置
C
コイルを流れた電流の向き
(1) 金属棒止めがついた金属のレール, 金
属棒,磁石,電流計 電圧計, 抵抗の大き
さが10Ωの抵抗器、スイッチ, 導線,電
源装置を用意した。
(2) 図3のように、水平面上に2本のレール
を平行に置き、上面がN極になるように
磁石の向きをそろえて等間隔に並べて
装置を作り、金属棒を向きがレールと直角になるように点Eに置き,回路を作った。
スイッチ
good
電圧計
金属棒止め 抵抗器
a
[
電源装置
電流計
(3) 電源装置の電圧を6Vにし、スイッチを入れ、金属棒が動く方向を調べた。
(4) スイッチを切り、金属棒を点Eにもどした。
(5) 電源装置の電圧を12Vにし、スイッチを入れ, 金属棒の動きが (3)と比べ、どのように変わるかを調べた。
<結果 2 >
(1) 実験2>の (3)で調べた金属棒は,点Fの方向に動き, 金属棒止めに衝突して静止した。 金属棒が静
止しているとき、電流計の値は 0.2Aであった。
(2) 実験2> (5)で調べた金属棒は,点Fの方向に<実験2>の(3) と比べ速く動き, 金属棒止めに衝突
して静止した。 金属棒が静止しているとき, 電流計の値は 0.4Aであった。

回路全体の低抗が小さくなるため
金属棒に流れる電流が流れるb
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〔問2] 電源装置の電圧を12Vにしたまま, 図3の回路上の点aから点bまでの間に抵抗の大きさが10Ω
の抵抗器を一つ追加することで, <結果2>の (2) より金属棒が速く動くようにしたい。 二つの抵抗器を
点aから点bまでの間にどのようにつなげばよいか。 解答用紙の点aから点bまでの間に電気用図記号
を用いて二つの抵抗器のつなぎ方をかけ。 また、
「回路全体の抵抗」 と 「金属棒に流れる電流」という語句を用いて
〔問3〕 <実験2>と <結果2>から, 金属棒が金属棒止めに衝突して静止しているとき, 磁石による磁
界の向き (X), 金属棒に流れている電流の向き (Y), 金属棒に流れる電流が磁界から受ける力の向き
(Z)のそれぞれを矢印で表したものとして適切なのは、下のア~エのうちではどれか。
ただし,ア~エの金属棒の向きは、図3と同じ向きである。
ア
イ
ウ
金属棒
→Z
検流計の針が
振れる向き
アイウエ
Y
点から点H
コイルの動きまで動かした
とき
金属棒
次に,<実験3>を打つにここ
<実験3>
(1) 図4のように, スタンドに, 上面がN極になるように棒磁石を糸でつるした。
また, コイル, 検流計, 導線を用いて回路を作り, コイルの中心が,点G
から点までの間を上下方向に動かせるようにした。
(2) コイルを点Gから点Hまで動かしたときの検流計の針が振れる向きを調べた。
(3) コイルを点Hから点Gまで動かしたときの検流計の針が振れる向きを調べた。
(4) 棒磁石の上面をS極になるように付け替え (2) (3)と同様の実験を行った。
<結果3>
棒磁石の上面
右に振れた。
直流
交流
交流
解答用紙にかいたつなぎ方で金属棒が速く動く理由を,
AX
左に振れた。
金属棒
N極
S極
点Hから点G 点Gから点H 点Hから点G
まで動かしたまで動かした
まで動かした
とき
とき
Y
左に振れた。
Zo
a
右に振れた。
エ
金属棒
図 4
→2
コイル G
|棒磁石
〔問4) <結果3>から,コイルを点Gから点Hまでの間で連続して往復させたときに生じる電流のよう
に,電流の大きさと向きが周期的に変わる電流の名称と,<実験3>の(4)の後、コイルを点Gから点J
の方向に動かすとき,コイルが点I から点Jまで動いている間の検流計の針が振れる向きを組み合わせ
たものとして適切なのは、次の表のア〜エのうちではどれか。
検流計
変わる電流の名称
電流の大きさと向きが周期的にコイルを点Gから点Jの方向に動かすとき、コイルが点I
から点Jまで動いている間の検流計の針が振れる向き
直流
右に振れる。
左に振れる。
右に振れる。
左に振れる｡