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〕

模試の復習をしたいので解説お願いしたいです

〈注意〉 物理の受験者は、次の表に従って4題を解答してください｡ 選択問題 必答問題 1, 2, 3, 4 物理問題 【物理 必答問題】 1 次の文章を読み、 後の各問いに答えよ。 (配点30) A 解答は物理の解答用紙に記入してください。 斜面 SPHAL 161052 図1のように、 水平面となす角度が0のなめらかな斜面があり、 斜面上には表面がなめら かな壁 (斜面に垂直に立てられた薄い板)が設置されている｡ 壁の区間 AB は水平な直線に, 区間 BD は斜面上の点Oを中心とする半径rの半円になっており, それらは点Bでなめらか に接続されている。 点Bは半円の最下点,点Dは半円の最上点である｡ 壁の区間 AB 上に は,質量mの小球Pと質量Mの小球Q があり、その間にばね定数kの軽いばねを壁の区間 AB に沿って水平方向に置き,PとQをばねの両端にそれぞれ手で押しつけてばねを自然の 長さからxだけ押し縮めた状態で静止させている。 PとQから同時に手を静かにはなすと ばねが自然の長さに戻ったときにP と Q はばねから離れ, その後, Pは点Bを通過した。 ば ねは壁の区間 AB に沿って水平方向に伸び縮みするものとし, Pは常に斜面上を運動するも のとする。 また、ばねから離れた後のQは, 壁に沿って運動し,点Aに達した後,斜面の 外に出るものとする。 重力加速度の大きさを」とし、空気抵抗は無視できるものとする。 QばねんP Mcounomom 壁 図 1 - 2- B 選択問題の出題内容 O (60分) 水平面 C 問1 ばねが自然の長さよりxだけ縮んでいるとき, ばねの弾性エネルギーはいくらか。 問2 ばねが自然の長さに戻ったときの P Q の速さをそれぞれ, Vとする。 ばねが自然 の長さよりxだけ縮んでいるときとばねが自然の長さに戻ったときについて, P, Q 全 体の運動量の水平成分が保存することを表す式を答えよ。 問3 問2のはいくらか。 m, M, k, x を用いて表せ。 ただし、 解答欄には結論だけでな 考え方や途中の式も記せ。 点Bを問2の速さで通過したPは, 壁の内側に沿って斜面を上昇し, ∠BOC=90° と なる点Cを通過した後, 点Dから飛び出した。 問4Pが点Cを通過するとき,Pの重力による位置エネルギーはいくらか。 ただし, 点 Bを通る水平面を重力による位置エネルギーの基準面とする。 mor 9m9 問5 Pが点Dを通過するときの速さを、 問2の”およびr, 9, 0 を用いて表せ。 問6 Pが点Dを通過する直前に,Pが壁の内側から受ける力の大きさを, 問2の”およ ぴr, m, g, 0 を用いて表せ。 の最小値を求めよ!!! 問7 Pが点Dを通過するための問2の』の最小値を求めよ。 点Dから飛び出したPは, 壁の区間 AB上のある位置に到達した。 CAME 問8点Dから飛び出したPが到達した, 壁の区間 AB上の位置の, 点Bからの距離の最 小値を求めよ。 -3- 物 理

名問の森の質問です！ ？のところのV1とV2の向きがなぜそうなるか分からないので教えて下さい！

122 電磁気 38 電磁誘導 十分に長い直線導線Lがy軸上 にあり, 1辺の長さ2aの正方形コ イル ABCD が 辺ABをx軸上に, 辺BC を軸に平行にして置かれて いる。 コイルの電気抵抗は R で, コ イルの位置は辺ABの中点Mの座 標xで表す。 装置は真空中に置かれ, 真空の透磁率 μlo とする。 コイルの 自己誘導は無視する。 Foll 導線L に+yの向きに一定電流Iを流し,コイルを一定の速さ で,xy平面上,x軸に沿って導線から遠ざける。コイルがx(a)の 位置を通過するときについて, (1) L による,点A,B での磁場の強さ H1, H2 をそれぞれ求めよ。 (2) コイル全体での誘導起電力の向き (時計回りか反時計回りか)と大 きさVを次の2つの方法で求めよ。 Level (1)★★ (2) (a)★ (b)★ (3)★ Point & Hint 電磁誘導は一般にはファラデーの電磁誘導 の法則に従っている 0 (2) (b) 微小時間⊿tの間の磁束の変化⊿のを調 べる。 といっても, コイルを貫く磁束のはコイ ル内の磁場が一様ではないので(積分しない限 り) 計算できない。 そこで, 変化した部分だけ に目を向ける。 近似の見方も必要。 L D A -2a- M C B (a) 1つ1つの辺に生じる誘導起電力を調べる。 (b) コイルを貫く磁束の変化を調べる。 (3) x=2aのとき, コイルに加えている外力の向きと大きさを求め よ。 (九州大+お茶の水女子大) -V Base 電磁誘導の法則 磁束① = BS V=-N40 4t 一面積S N巻きコイル ※マイナスは磁束の変化を 妨げる向きに誘導起電力 が生じることを表す。 LECTURE (1) A,Bでの磁場は ? I H₁ = 2π (x− a) 2π (x+a) (2a) 直線電流Ⅰのつくる磁場は紙面の裏へ の向きとなり、磁力線を切って進む AD と BCで誘導起電力 V1, V2が図の向きに発生 している。公式V=vBlより V₁ = vμoH₁.2a V2= vμoH22a 2つの起電力が逆向きとなっていることと, H>Hより全体の起電 力は時計回りで (b)微小時間tの間にコイルはx=v4t だ け動き,右の赤色部分で磁束を402 増やし、 灰色部分で4の減らす。 そこで,磁束の変化 40は H2= 40= 40₂ 40₁ =μoH22a4xμoHi・2a4x 2μo lav π (x²-a²) At 符号マイナスは磁束の減少を表している (H) > H2 より定性的にも明らか)。 よっ て, 誘導起電力の向きは、父の向きの磁場 を生じるようにコイルに電流を流す向きで あり、時計回りと決まる。 40=2μoIav V = π (x² - a²) 4t V=V1-V2=2μova (H1-H2)= 2μo Iav π (x²-a²) (3) x=2a より V= 2μo Iv であり、誘導電流 3π えは時計回りに流れ, オームの法則より i = R 38 電磁誘導 2μo Iv 3πR V₁ H₁ v A -x+a H₁ 4x F D 123 H 2 V i V2 A ⊿xは微小なので ③ 磁場はHやHで 一定としてよい。 B H2 4x C i F2 B Iとの向きから, ③ F は引力, F2は反 発力と決めてもよい。

粒子の電荷が正か負か分かりません。教えていただけると幸いです。『見にくくてすいません。』

流を流した。 この導線の0.10mの部分が受ける力の大きさF 〔N〕 を求めよ。 6.直線状導線2本を0.2m離して平行に並べ, 2Aと4Aの電流を流したとき、各 5. 磁束密度 5.0×10T の一様な磁場中に, 磁場に対して垂直に導線を置き、2.0Aの電 の長さ1mの部分にはたらく力の大きさ F [N] を求めよ。 透磁率を 4π×10 N/A とする。 7. 荷電粒子(電気量の大きさg)が磁束密度Bの磁場(紙面の裏から表 向き) 内で, 速さ”で等速円運動している(右図)。 粒子が磁場から 受けている力の大きさfを求めよ。 また, この粒子の電荷は,正か 負か。 基礎 CHECK の解答 直線電流がつくる磁場の式 「H= 2.0 2×3.14×0.10 H= I 2πr より ≒3.2A/m 円形電流がつくる磁場の式H = --」より 4. フレミングの左手の法則を適用する｡ 線が受ける力の向きは右向き。 5. 電流が磁場から受ける力の式「F=IBU」 りF=2.0×(5.0×10-3)×0.10 =1.0×10-3N 6. 平行電流が及ぼしあう力の式

左向きに磁束密度が増えていることしか分からないんですが、どうやって電流の向きを決めればいいのですか？

EX3 一辺が1の正方形をしたN巻 きコイルに垂直に磁場をかけ、 磁束密度Bを図のように時間的 に増やした。 時刻t での磁束の を求めよ。 またRの抵抗に流れ る電流の大きさと向きを求め よ。 グラフより B=Bot Bi-Bot to て I= B-Bolt Ø=Bl=B12+ to はtの1次式で表されているから (姉妹編p 158) Bi-Borat 40 N²(B₁-B₁) to 4t to abの向き V_NI²(B₁-B₁) Rto R ∴.V=N. = = B 0 a R b AB B₁ Bo B増 増 a to b t B'

これって、コイルに対する時速密度が増えていってるから、それを妨げる方向にコイル内で電場が発生して、Q→P に電流が流れるじゃないんですか？

辺の長さα bの長方形コイルを一定の速さで 幅2αの磁場(磁束密度Bで手前向き) を横切らせる。 ・コイルの抵抗をR, 辺 PQ が磁場に達したときを t=0 とする。 次のグラフを描け。 ① 電流の時間変化(P→Qの向きを正) (2) コイルを引く外力Fの時間変化 (右向きを正) b ga V P Q OB 2a-