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Physics Undergraduate

電磁気学の問題になります。 問3以降全く分かりません。教えていただけると助かります。

真空中で円周にそって流れる電流 (円電流) がつくる磁場, および, 円電流と等価な磁気モーメントについて 考える. 一般に,真空中で電流素片Ⅰds が距離 R だけ離れた点につくる磁束密度 dB は dB = Ho Ids x 4π R² で与えられる (ビオサバールの法則) ここで, Mo は真空の透磁率,Iは電流の大きさ, ds は電流の方向に とった微小変位ベクトル, hは電流素片からその点に向かう方向の単位ベクトルである. (1) 下図 (a) に示されるように、座標原点を中心とする π-y平面上の半径aの円周にそって図に示された方 向に電流Iが流れているとき, 点A(0, 0, h) における磁束密度の向きと大きさを求めよ. ただし, ん > 0 とする. (2) 下図(b)に示されるように、座標原点におかれた大きさがpでz軸方向の磁気モーメントが,点A(0, 0, h) に作る磁束密度の向きと大きさを求めよ。 ただし, 磁気モーメントとは正負の磁荷の対が微小な距離だ け離れているものであるが, んはその距離に比べて十分大きいとする. 問 (1) と問 (2) の結果より, 半径aの円電流Iは,十分遠方からみると, 大きさがHoTa²Iの磁気モーメント と等価であると考えられる.このことを利用して,次に, 真空中で円運動する荷電粒子について考える。 ただ し, 古典力学の範囲で考えることとし, この円運動による電磁波の輻射は無視できるとする. (3) 座標の原点に電荷g (> 0) が固定されている。 下図 (c) に示すように、質量がmで-gの電荷を持つ質 点が, g-y平面上で原点の周りを図に示す方向に一定の角速度で円運動している. この円の半径をと する. この質点の円運動を円電流とみなすことにより, 十分遠方からみた等価な磁気モーメントの向き と大きさ on を求めよ。 ただし, 真空の誘電率を e とする. (4) 下図 (d) に示すように、 磁束密度が B (> 0) で軸方向の一様な弱い磁場中で、 問 (3) と同じ問題を考 える ただし, 質点の円運動の半径は問 (3) と同じと仮定する. このときの十分遠方からみた等価磁 気モーメントの大きさを Pen とし, Apo PeB-Poo をBの1次までの近似式として求めよ. 2 •A(0,0,h) Z •A(0,0,h) y Pr (b) C 2 dan dal g 'T

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Science Junior High

(3)と(4)のbがわかりません。 教えてください!!

B いろいろな天体の見え方について調べるために, 日本のある地点において,次の観察をした。 これ に関して,あとの (1)~(5) の問いに答えよ。 図 ⅡI 観察 ① ある日の午前3時に南の空を見上げたところ、 ある星座を形づくる星Xが南中していた。 を行った翌日、あ 図 Ⅰ る時刻にある方位の空 を天体望遠鏡で観察す ると, 金星が見られた。 図I は, その視野に見 られた金星の形状をス ケッチしたものである。 また,このとき, ある方位の空には月が見えていた。 図ⅡIは, この日の地球, 月, 太陽の位置関係, およ び金星の公転軌道, 黄道付近に見られる4 つの星座を模式的に表したものである。 金星 金星が公転する向き さそり座 DO しし座 太陽 なっている。 (4) 観察の②] を行ったときの月に関して,次のa,bの問いに答えよ。 B 地球 月 みずがめ座 A 金星 ふたご座 金星の公転軌道 (1) 次の文は,観察を行った日から1か月後に星 X が南中する時刻について述べようとしたも のである。 文中の2つの 〔 〕内にあてはまる言葉を, アイから一つ, ウ エ から一つ、それ ぞれ選んで、その記号を書け。 地球は太陽のまわりを約1年かけて公転しているので,観察の口を行った日から1か月後の 午前3時には, 星 Xは真南から 〔ア約15度 約30度〕 だけ西にずれた位置に見える。 次に, 星の1日の動きを考えると, 星 Xは1時間に約15度の割合で東から西に動いているように見え るので, 星 X が観察の口を行った日から1か月後に南中する時刻は, 〔ウ午前1時 午前5時〕 ごろである。 (2) 地球や金星のような太陽系の惑星のうち, 公転周期が最も長いものは何という惑星か。 その名称 を書け。 海王星 (3) 観察の② を行った日の金星の位置はどれか。 図ⅡIのA~Dのうち,最も適当なものを一つ選んで その記号を書け。ただし, 天体望遠鏡の視野に見える金星は, 実際の金星とは上下左右が逆向きに a このとき、月はどの方位の空に見えていたか。 4万位で書け。 ⑥ このときに見えていた月は、その見かけの形から一般に何と呼ばれる月か。 その名称を書け。 (5) 図ⅡIの4つの星座のうち、観察の2 を行った日に、いろいろな方位の空を一晩中観察してもほと んど見ることができない星座は何座か。 その名称を書け。

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