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

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150 第4章 電気と磁気 *** 117 【10分 16点】 XXXX] 図のように電気容量 Qのコンデンサー A, B と起電力Vの電池を接続した回路が ある。 切り替えスイッチの操作によって, a またはb側へ2個のスイッチが同時に切 り替わる。 最初, スイッチはa側に倒してあり, コンデンサーBには電荷は蓄えら れていない。 b a C b Ta 問1 コンデンサーAに蓄えられている電気量Qはいくらか｡ だ ① V ②CV ® CV @ 2CV 2 :B CV2 66 2 次に,スイッチを b側に倒す。 図のコンデンサー A,Bの上側の電極板に蓄え られている電気量をそれぞれ QA, QB とする。 これらとQとの関係として正しいも のを選べ。 C ① ^ =Q ②9B = Q 3 9A-9B Q 4 9A + 9B=Q 59A-9B=2Q 6 9A + 9B=2Q 13 問2の状態において, 電池および二つのコンデンサーのつくる閉回路に対し て,どのような関係が成り立つか。 ① V=lA+9B_ ②v=lA_9B 3 V=-9^+98 4 V=qAC+qBC ⑤V=qC-4BC ⑥V=-q^C+qBC §3 コンデンサー ...... と何回も繰り返し切り替える。 コンデンサー 月4 スイッチをa→b→a→b Bに蓄えられる電気量は, スイッチをb側へ倒す回数とともにどのように変化する 電気量 電気量 1 L 2 2 ① 1 3 3 4 4 回数 回数 電気量 電気量 2 2 ② 3 4 4 回数 34 回数 151

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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

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n sin wt cosu そのリアム ** 144 【6分・12点】 XXX△△ の(a)~(d)のような回路をつくった。 ただし, 豆電球の抵抗は電流によらず一定と 交流電源 D, 抵抗器 R, コンデンサー C, コイルLおよび豆電球Mを用いて, 図 する。 D M R 明るさ D 明るさ M O (a) (b) (d) 1 問1 交流電源の電圧を一定にしたまま周波数を変化させたときの, (a)~(d)の回 路の豆電球の明るさの変化を表すグラフはそれぞれどれか。 (a) 1 (b) 2 (c) 3 (d) 140 周波数 明るさ M 明るさ §8 交流と電磁波 M 周波数 183 周波数 0 周波数 問2 図の回路 (c) において, 交流電源の電圧と周波数を一定にしたままでコイルL に比透磁率の大きい鉄心を入れると, 豆電球の明るさはどうなるか。 ① 明るくなる。 ② 変わらない。 ③暗くなる。

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180 第4章 電気と磁気 ★★ **140 【10分・16点】 XXXX 図のように, 自己インダクタンスLのコ イル, 抵抗値Rの電気抵抗, 電気容量 Cの コンデンサーを起電力 E の直流電源に接続 し 回路の特性を調べた。 直流電源およびコ E イルの内部抵抗は無視できるものとする。 0 A (4 R S₁ スイッチ S2 を開いたままで, スイッチ SL を閉じて, 十分に長い時間がたった状態について考える。 問1 コンデンサーに蓄えられた電荷はいくらか。 ①1/23CE ② CE ③ 1/12 CE2 ④ CE2 ⑤/12 LE ⑥ LE コンデンサーを充電し終わった後, スイッチ S を開き, 次にスイッチ S2 を閉じ ると,コンデンサーとコイルから成る電気振動回路ができる。すなわち, 充電され たコンデンサーの電荷はコイルを通し放電され, 振動電流が流れ始める。 ①1月 1 問2 スイッチ S2 を閉 (2 じた時刻を t=0 とす m AAA t るとき, コンデン サーのb点側の電荷 Qの時間変化を表す グラフはどれか。た だし, グラフの縦軸 はQを表すものとす る。また, マイルに 0 流れる電流の時間 WIN 変化を表すグラフは どれか。ただし,電流は a点からb点の向きを正とし, グラフの縦軸はiを表すも のとする。 Q のグラフ 1iのグラフ 2 問3 電気振動の周期はいくらか。 0 T√LC 22 T√LC T√LC 問4 インダクタンスLのコイルに電流Iが流れている場合, このコイルに蓄えら れているエネルギーは 1/12 L12 で与えられる。これを用いて,この回路に流れる振動 1 2T LC 電流の最大値はいくらか。 0 EVE EVEⓇ CE EVE E. ED C a IS₂ mm b IC §ε 図 に、 に時 何と れ (2 2 問3 問4 は ① to

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合成抵抗 **120 【8分・12点】 合成抵抗 0 0 黒鉛筆で方眼紙のマスを濃く均一に塗りつぶして電気抵抗を作り, 合成抵抗の実験 をする。図1のように,2×1マスの太線を2本描き,太線の端を導線に接続し、 線の他端を端子に接続する。端子間の合成抵抗をテスターを使って測定する。ただ し,同じ幅の太線の抵抗は長さに比例するものとし, 方眼紙は電気を通さないものと する。 電気と磁気 2 2 ① 端子 図1 問1 図2のように, 12×1マスの太線を描き加え,太線の端を導線で端子に接続す る。この操作を繰り返して行い, 1回ごとに合成抵抗を測定する。 太線の数Mに 対する合成抵抗の測定値を示した図として最も適当なものを一つ選べ。 ・・・・・・・・・・ 黒鉛筆で塗りつぶした太線 M=3 4 6 太線の数 M 基 XXXXXXX 4 6 太線の数M 方眼紙 合成抵抗 合成抵抗 図2 0 2 4 6 0 端子 太線の数 M 2 4 6 テスター 太線の数 M to CHEESEN COMERCICICIBERCO MAR MARCAS DE DESERONO M=6 合成抵抗 0 2 4 6 太線の数M 問2 図3のように,太線を6等分した位置に針金の両端を接続し､ 針金の数を増や しながら, そのつど合成抵抗を測定する。 最初の針金は太線の左端から2マス離れ た位置に置き, 2マス間隔で順次針金を追加する。 針金の数NZ対する合成抵抗 の測定値を示した図として最も適当なものを一つ選べ。 ただし, 針金の抵抗と太さ は無視できるものとする。 合成抵抗 合成抵抗 針金 トートート ① 2012345 針金の数N 4 N=1 ① 0.50 012345 合成抵抗 ②1.0 合成抵抗 図3 012345 ② ③ 1.5 針金の数N ⑤ 012345 §4 電流 155 導線: 図 4 ④ 3.0 BE WA BA 針金の数N 針金の数N 間3 図4のように,太線を3等分した二つの位置に抵抗と太さが無視できる針金の 両端を接続し,さらに, 2本の針金を導線で接続する。 12×1マスの太線1本の抵 抗を3.0kΩとすると, 合成抵抗の値はいくらか。 ただし, 導線の抵抗は無視でき るものとする。 kΩ de 48 48 N=5 合成抵抗 012345 針金の数N ⑤ 6.0

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021 問題4 物体の運動とエネルギーについて,次のような実験を行った。 これについてあとの各問いに答えなさい。 【実験】 右の図のように台 1, 台 2, 水平面をな P 磁石 めらかに接続し、水平面の真ん中には水 平面を取り囲むようにコイルを設置した。 コイルの両端は, 水の入ったビーカーに 入れている電熱線に接続されている。 こ の状態で台1の点に小さな磁石を静かに 置くと、磁石は台1からすべりおり始め、 水平面を通過したあと, 台 2 を上昇して いった。 その後、 磁石は一瞬静止し, 今 度は台 2 をすべりおりていき、 再び水平 面を通過して台を上昇していくような往復運動をしたが、だんだんと往復の振れ幅が小さくなっていき 水平面上で静止した。このとき, 初めに台をすべりおりていくときの様子をデジタルビデオカメラで撮 影し, その映像を元に一定時間ごとの平均の速さを求めた。 また, この実験を一定回数繰り返して行っ たときのビーカーの水の温度上昇を測定した。 これらの一連の実験を, 磁石の質量を1.0kgと2.0kgの 2種類, 磁石を置く位置をP(水平面からの高さ40cm)とQ(水平面からの高さ20cm) の2種類, 繰り返 しの回数を50回と100回の2種類のそれぞれについて、 これらの条件を組み合わせて4種類の実験 (A, B, C, D) を行い, その結果を記録した。 実験結果を下の表にまとめた。 なお, 台や水平面と磁石 の間の摩擦や、磁石にはたらく空気抵抗は無視できるものとする。 また、電熱線以外の導線部分では 熱は発生せず、発生した熱はすべて水の温度上昇に使われたものとする。 さらに、 使用する磁石の磁 力の強さは質量に関係なく等しいものとし、 地球の磁気など外部の磁気の影響と磁石がコイルの中を 通過するとき以外のコイルに流れる電流が作る磁界の影響は無視できるものとする。 -9- 実験 A B C D 実験 A B C D 磁石の質 量 (kg) 1.0 2.0 1.0 2.0 磁石を置 いた位置 P P Q Q 繰り返しの 回数(回) 100 100 100 50 1台2 電熱線 140 140 140 水の温度 上昇(℃) 3.4 ピーカー 6.8 1.7 1.7 ウ.斜面からの垂直抗力 コイル R Q 水平面 平均の速さ(cm/s) 0~0.1s 0.1~0.2s 0.2~0.3s 0.3~0.4s 0.4〜0.5s 0.5~0.6s 0.6~0.7s 0.7~0.8s 0.8~0.9s 0.9~1.0s 20 60 100 140 179 219 259 280 280 280 20 60 100 179 219 259 280 280 280 20 60 100 179 198 198 198 188 188 20 60 100 179 198 198 198 188 188 台1 (1) 平均の速さはどのようにして求めるか。 最も適切なものを、次のア~エから一つ選んでその記号を書け｡ ア. (移動した距離)÷(かかった時間) イ. (移動した距離)×(かかった時間) ウ.(かかった時間)÷(移動した距離) エ (かかった時間)×(移動した距離) (2) この実験で磁石が斜面をすべりおりている間に受けている力として正しいものを、次のア~エからすべて 選んで, その記号を書け。 ア. 重力 イ. 磁力 エ斜面に沿って平行な方向の速さ

求め方教えてください🙇‍♀️

k = 50 N/m 6 力のつりあいと弾性力 ばねに質量 5.0kg のおもりをぶら下げたところ、ばねは 7.0cm 伸びた。重 力加速度の大きさを9.8m/s2として、次の各問いに答えなさい。 (1) このばねのばね定数は何N/m か。 (2) このばねを水平面上に置いて手で10cm 引き伸ばすには何Nの力を加 えればよいか。 [00000~ 7.0cm eieeet 5.0kg

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〕

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。