物理学の電磁気学の問題です。全くわかりません。 誰か分かる人は式と答えをよろしくお願いします。

ry平面上に、原点を中心とする半径aの円があり、 その円周上を大きさの一定の電流が流れている｡この電 流は軸の正方向からry平面を見たときに、 反時計回りになる方向に流れているものとする。 (1) 2軸の正方向からry平面を見たときの円形電流の様子を、 電流の方向を矢印で明記して図示せよ。 (2) 円形回路上の任意の点Qが､ (a cos 0, a sin 0, 0) と表せることを説明せよ。 (3) 点Qの近傍で、 回路に流れる電流に沿った微小部分△s = (acos (0+ △0), asin (0 + △9),0) - (a cos 0, asin 0, 0) を考える。 Asを△0について1次まで展開した結果を成分で表せ。 (4) ビオサバールの法則を用いて、 前問で求めた円形回路の微小部分を流れる電流が、 原点の位置に作る磁 束密度ABを△0の1次までの近似で求めよ。 (5) 前問の結果に対して△0 → d0, AB → dBという置き換えをして、 0=0から0= 2 まで積分すると、円 形電流全体が原点に作る磁束密度を求められる。 その磁束密度を求め、 ベクトルとして成分で表せ。

大問2の方で、r <roより長方形を貫く全電流が0とあるのですが、なぜそうなるのかがわかりません。 教えていただけると助かります。よろしくお願いします。

【1】 <L813P12> 2010 長崎大学 2/25, 前期日程 医 教育工歯 水産業 環境科 次の各問いに答えよ。 試験日 問1 次の (7) から(ｴ)に適当な式または語句を入れよ。 AO 断面積 S, 長さ 巻き数Nのソレノイドがある。 ソレノイドに電流を流すと内部には, 中 心軸に平行で一様な磁場ができた。 この磁場の強さは,LL, N を用いると, である。 また, ソレノイドの内部の透磁率をμ とすると, ソレノイド内部の磁束密度B は, H, Mo を用 い ( となる。 ソレノイドに流れる電流Iが4時間に AI だけ増加したとすると, ソレノイドのひと巻きあた AI りに生じる誘導起電力の大きさは, S, I, N, を用いて, (ウ となる。 これを倍 N してソレノイド全体で生じる誘導起電力の大きさを表すとき、係数は れる。 導出過程を記入すること｡ 必要があれば,図を用いてもよい｡ とよば 【2】 <L797P22> 2010 東京工業大学 3/12, 後期日程 工 (第2類) 工(第3類) 工(第4 類) 工(第5類) クラス (A) 図1に示すように、導線を半径r[m]の円形状に一様に密にN回巻いた, 長さ入[m]の円筒 形コイルが真空中にある。 なお, コイルの長さは, 半径に比べ十分に長いものとする。 真空の 透磁率を44 [N/A}]として, 以下の問いに答えよ。 番号 中心軸 氏名 得点 70000 00 00 00 00 00 図1 1 T (a) コイルに電流 [A]を流した。 このときのコイルの中心軸上における磁場の強さを [A/ml, コイルの中心軸から距離r[m] における磁場の強さをH,[A/m]とする。 ここで, 磁気量 1WB の 磁極を, 長方形ABCD の矢印の向きに沿って動かすことを考える。 このとき, IWb の磁極が 長方形ABCD 上を一周するあいだに磁気力によってなされた仕事の値[J]は, この長方形を 貫く全電流J[A]に等しいことが知られている。 すなわちW=Jとなる。 なお、図1に示すよう に, 長方形ABCD は,辺の長さが [m] およびr[m] であり、辺ABはコイルの中心軸上にある。 以上のことから,まず, <n, すなわち辺CDがコイルの内側にある場合について考え,H, Hの比を求めよ。 つぎに,,すなわち辺CDがコイルの外側にある場合について考 え, H を入, s, r,N, I のうち必要なものを用いて表せ。 (b) このとき、巻き数Nのコイルを貫く全磁束 [Wb]は, コイルの自己インダクタンス L[田に 比例してLI [Wb] となる。 Lを共 入Nのうち必要なものを用いて表せ。 なお、このコイ ルを貫く全磁束は, コイル一巻き分を貫く磁束のN倍であることに注意せよ。

助けてください〜。 この問題答えが6番なのですが、解説を読んでもよく分からなくて、、 導体棒の抵抗Rは考えなくて良いのですか？ また、導体棒の抵抗は普通に抵抗が他にあると考えて扱って良いのでしょうか？ 困ってます。。

III 図のように、磁束密度の大きさがBの一様磁場が鉛直上向きに存在する空間において, 点0 を中心とする半径aの円形導線を水平に設置する。 点0円形導線は抵抗値の電気抵抗を介 して導線で接続されており, スイッチSを閉じれば電気抵抗は自己インダクタンスLのコイル と並列に接続できるようになっている。 はじめスイッチSは開いており, コイルについては, スイッチS側の端子を点C, 円形導線側の端子を点Dとする。 いま, 長さaの導体棒を点0と 円形導線に接するように置き, 電気的絶縁を保ちながら導体棒に外力を加えて点を中心に一 定の角速度で回転させる。 導体棒は細く質量は無視でき, 電気抵抗はRである。 円形導線と その他の導線, コイルの電気抵抗は無視できるものとし、 導体棒は円形導線の上を摩擦なく回転 するものとする。 次の各問いについて, それぞれの解答群の中から最も適切なものを一つ選び、 解答欄の数字にマー クしなさい。 円形導線 コイル L C S D スイッチ 導体棒 電気抵抗 ア P

(2)の回路に流れる電流の向きが解説を読んでも分かりません。教えてくださると幸いです。

60 Chapter 7 電磁誘導 確認問題 2008shoyo 200041 レー 447-6に対応 磁束密度Bの磁場が水平に生じているところに、間隔 の長いレールを鉛直に立てて、その端を電源Vと抵抗R で接続する。 レールに沿って滑らかに動く、質量mの導 体棒PQを固定しておく。 重力加速度をgとし, 電源の 内部抵抗やレールの抵抗は無視できるものとする。 以下 の問いに答えよ。 P (1) 導体棒PQの固定を取り去った瞬間に、導体棒 PQがレールに沿って下降するには電源電圧V Vより小さくないといけない。 V の値をR, B, m, l, gを用いて表せ。 解説 しばらくすると, 導体棒PQは一定の速さで下降するようになった。このとき、 次の問いに答えよ。 (2) 回路に流れる電流の向きはP→Q, QPのどちらか。 また、その大 きさをm, B, l, gを用いて表せ。 (3) 回路に流れる電流の大きさを V, R, B, l, v1 を用いて表せ。 (4) 導体棒にはたらく重力mgをV, R, B, l, 1 を用いて表せ。 V (1) もともと, 回路にはI= の電流が流れています。 R V 今なら、 V 場からBIL=Bの力を受けることになります。 V ですので、導体棒PQにはQ→Pの方向にI=が流れるため、導体棒は磁 フレ 固定 るに TEC (2) 2 (3)

物理のコイルの問題です。 解ける方全部解いて教えてください

7 図のように, 0<x<3の範囲だけに、紙 y 面に垂直で裏から表へ向かう一様な磁束密度 Bの磁場がある。 1辺の長さaの正方形の1 巻きコイル (全抵抗 R) を紙面上に置き,x軸 に平行な矢印の向きに, 一定の速さ”で磁場 を通過させる。 コイルが最初に磁場の左端に さしかかる位置を原点 (x=0) として,以後の コイルの位置をxで表す。 (1) コイルを貫通する磁束の大きさをx の関数としてグラフに描き,その最大値を縦軸に記入せよ。 (2) コイルに発生する誘導起電力Vをxの関数としてグラフに描け。ただし,最初に発 生した誘導起電力の向きを正とし, その正または負の最大値を縦軸に記入せよ。 (3) コイルの速度を一定に保つために必要な力F をxの関数としてグラフに描け。ただ し,右向きを正とし, その正または負の最大値を縦軸に記入せよ。 ヒント コイルを貫く磁束が変化するとき, コイルに誘導起電力が生じる。 コイル全体が 磁場の中にいるときには誘導起電力は生じない。 O a 4a x

写真の赤枠の説明の理由がわかりません。 解説おねがいします。 (もしよければ図などのイラストがあると助かります…)

74* 磁束密度Bの磁場中で、 面積 S の N 巻コイ ルを磁場に垂直な軸のまわりに,角速度で 回転させる。 コイル面が磁場に垂直になったと きの時刻を0とすると時刻の磁束と 誘導起電力 Vを求めよ (微分を用いてよい)。 図2のようにSを生かし, コイル面に垂 直な磁束密度の成分 B cos wt を用いて もよい｡ ファラデーの法則より 40 4t V=-N- Nao dt =NBSw sin wt... ① == はじめのうちは 磁束が減少してい くから, a が高電 位側となる。 上の 結果は, b に対するaの電位を表してい ることになる。 コイルが180°回るまでaが高電位 (V> 0), それ以後は a が低電位 (V<0) となることを図を描いて確かめてみると 勉強になる。 式とはありがたいもので, ①ですべてが表されている。 なお,この問題は交流起電力の発生方 法を扱っている。 a 減 V N 76 a B S

素早く回答を確認したいです！ お願いします！！

3 図のように、紙面に垂直に表から裏に向かう向きの磁束密度の大きさBの一様 な磁場内に, 十分に長い2本の導体レール XとYを距離ℓだけ隔てて水平面(紙 面) 上に平行に配置する。 導体レールの左端には、起電力Vの電池, スイッチ S.. 抵抗値 R の抵抗が接続されており、 はじめS, は開いている。 2本のレール上には, 質量がともにm, 長さがともにℓ. 抵抗値がともにRの導体棒 PQ および導体棒 P'Q' が十分に間隔をあけてレールと垂直に置かれ,これらの導体棒は導体レール と垂直を保ち接触しながらなめらかに動くものとする。また, レール Y の導体棒 PQ と導体棒 P'Q' が置かれている位置の間にはスイッチ S2 があり,はじめ S2 は 開いている。 抵抗と導体棒以外の電気抵抗, 回路を流れる電流の作る磁場の影響は 無視できるものとして,以下の問いに答えよ。 R V S₁ P Q 図 問1 導体棒 PQ に流れる電流の大きさを求めよ。 BØ S2 partenen X Q スイッチ S2 を開いたまま, スイッチ S, を閉じると回路に電流が流れ, 導体棒 PQは動き始める。 S, を閉じた直後において, - 16 - Y 問2 導体棒PQの加速度を求めよ。 ただし, 加速度は図の右向きを正とする。 スイッチ S を閉じてから十分に時間が経過すると, 導体棒PQ の速さは一定に なる。 S, を閉じてから十分に時間が経過した後において, 問3 導体棒PQの速さを求めよ。ただし, 導体棒 PQはスイッチ S2 に達するこ とがないものとする。 スイッチ S, を閉じてから十分に時間が経過して導体棒PQの速度が一定になっ た後, S, を開くと同時にスイッチ S2 を閉じた。 S2 を閉じてからしばらくすると, 導体棒PQ および導体棒P'Q' の速度がそれぞれ u, u2となった。 ただし、速度は 図の右向きを正の向きとし, スイッチ S2 は導体棒 PQ および導体棒P'Q' の運動を 妨げないものとする。 このとき, anio M 問4 導体棒 PQ に流れる電流を求めよ。 ただし, QからPの向きに電流が流れ る場合の電流を正とする。 lomol×0.8 問5 導体棒 PQ の加速度を求めよ。 ただし, 加速度は図の右向きを正とする。 「スイッチ S2を閉じてから十分に時間が経過すると.導体棒PQ および導体棒 P'Q' の速度は一定になる。 S2 を閉じてから十分に時間が経過した後において, 問6 導体棒PQの速度を求めよ。 問7 S2 を閉じてから十分に時間が経過するまでの間に.導体棒PQで発生した ジュール熱をV.B. l.m を用いて表せ。 120 AT 080 - 17-

物理の荷電粒子の問題です。 黄色マーカーで引いたところが分かりません。 「y軸に垂直な平面内に正射影すると等速円運動になる」とはどういうことでしょうか？ また式変形でも、どこから「n-1」が出てきたのでしょうか？

る。質量m, 電気量g (g>0)の荷電粒子Pを, 原点Oからxy平面内でx軸の正の 図3のように,y軸の負の向きに磁束密度の大きさB の一様な磁場がかけられてい 向きと角度をなす向きに速さで打ち出したところ, Pはy軸上の位置 (0, L) の点 Qを通過した。 B L. 荷電粒子 P y O 点Q usin 0 → naso 図3 700 → x 問7 荷電粒子Pの運動をy軸方向から見ると, 等速円運動しているように見える。 この等速円運動の半径と周期を求めよ。答のみでなく、 途中の式・説明も示せ。 -41- 問8 磁束密度の大きさをBからわずかに小さくし, 原点Oから荷電粒子Pを図3の 場合と同じ速さ、同じ角度の初速度で打ち出す。さらに磁束密度の大きさをわ ずかに小さくして、荷電粒子P を同様に打ち出す。 このような操作を繰り返して いく。このとき、荷電粒子Pは点Qをいったん通過しなくなったが, 磁束密度の 大きさを2Bにまで小さくして打ち出したとき,Pは再び点 Q を通過するように なった。 Lをm, g, v, B, 0 を用いて表せ。

物理の磁気の問題です 黄色マーカーで引いたところの解説をお願いします

188 第4章 電気と磁気 §9 ** 147 【12分 ・20点】 XXXXXX 2枚の同じ大きさの金属板A, B を d離して平 行に並べる。 座標系を図のようにとる。 軸方向の 金属板の長さは である。 金属板Bを接地し, 金属 板Aに正の電位Vを与え, A,B間に一様な電場を 作る。 電子がx軸に沿って A, B間に入射し, 座標 軸の原点0を速さで通過する。 電子の質量をm ○電荷を一とする。 電子によって金属板に誘導され る電荷や, 電子の運動に及ぼす重力の影響は無視す る。 問1 金属板の間で電子が受ける力の大きさFはい くらか。 ①ev 問2 ① 荷電粒子の運動 F ① -t m @v+ Ft m 01/01/ ② 3 のFを用いて表せ。 成分 : 1 z成分: 2 9 ひ e V d 2= 4 ③ 2 eVd また,この力はどちらを向くか。 2 ① x軸の正の向き (2) y軸の正の向き ③軸の正の向き ④軸の負の向き ⑤y軸の負の向き 6 z軸の負の向き 原点Oを通ってから時間t後,電子の速度の成分, 成分はいくらか。 問1 V. e F (5 -t Vd e また, 加える磁場の磁束密度の大きさはいくらか。 V Vd (5) vd V F (3 4 v-- -t m m 問3 金属板の間で電子が描く軌道を面へ射影したものを、 問1のFを用いて表 せ。 Fx 2 Fx Fx ① z= F 2m (モ) (3 ²=- 2mv 2mv 2m v 問4 電子が金属板に衝突せずに,右端z=l, z=s に達した。電子が金属板の間を 通過する間に,その運動エネルギーはどれだけ増したか。 問1のFを用いて表せ。 ① Fl ②Fs ③ F(l+s) 4 F(l-s) 問5 電場はそのままで, 金属板の間に一様な磁場を,ある座標軸方向に加え,『軸 に沿って入射した電子をそのままæ軸方向に直進させるには、磁場をどの向きに 加えればよいか。 1 解答群は問1 2と共通) y Vv d 2 O 2 44 V ed で A B ²- til-15 E 対磁ので FF

名問の森 電磁気 48の(3)で、 ローレンツ力が手前向きになる理由が分からないです（写真2枚目のオレンジの矢印部分） 電子の運動の向きが左、磁場が鉛直上向きだから、中指が左、人差し指が上向きで、ローレンツ力が奥向きになると思ったのですが、何が間違っていますでしょうか？ ... Read More

電磁気 48 電磁場中の粒子 直方体 (3辺の長さが a,b,c) の半 導体に図のように一様な磁束密度 Bの磁場を+2 方向へかけた。 次に, +y方向に電流を流し, x 方向に 発生する電位差V (MN間)を測定 した。 種々のBの値に対する, Iと V の関係がグラフに示してある。 W (1) グラフからVをIとBの関数 として表せ。 ただし, 比例定数を α とする。 次に, α の値をグラフ から読み取り、有効数字2桁で単 位を付けて書け。 この関係式は次のような考察か ら導くことができる。 にな (2) 電流Iの担い手が電子だとする。 その運動はどちら向きか。 また, 電子の電荷を∈e, 平均の速さを ①.個数密度をnとして, I を e, v, n などを用いて表せ。 Vo (3) 電子は磁場から力を受けて偏在するために電場が発生する。 電位 はMとNとでどちらが高いか。 また, 電位差 V〔V〕 を v, B など を用いて表せ。 152 XC 30 V[mV〕 80 70 60 50 40 20 10 0 2 M b B N Bの単位 (T) B=0.64 B=0.48 B=0.32 B=0.16 1 2 3 4 5 6 I〔mA〕