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Physics Senior High

ホイートストンブリッジです。(2)まではいいのですが(3)がどうしてもわからないです。 なぜ電流計が0だと(1)と電圧が同じになるんですか? あとの計算でV1=80×10^-2 としてますが、これは(1)と流れる電流が同じということですよね?したら(1)のようにキルヒホッフ... Read More

必修 11. 電流と磁場, 荷電粒子の運動 基礎問 電流と磁場 Ⅰ. 図1のように,長い導線を水平に南北方向に張り,そ の真下の距離 10 [cm] のところに小さな磁針を置いて、 導線に電流を流した。このとき,磁針のN極は西に 45° 振れて静止したことから,この場所での地球の磁場の強 さの水平成分は 25 〔A/m〕 であることがわかった。 (1) 導線にはどの向きに電流を流したか。 (2) 流した電流は何 〔A〕 だったか。 (3g) 次に導線を取り除き、かわりにコイルの頭を南北方向と垂直になるよ うに1巻きの円形コイルを置き、その中心の磁場が0となるようにした い。 円形コイルの半径を20〔cm〕 とすると, コイルに流すべき電流の強 79 さは何 〔A〕か。 ⅡI. 図2のように、紙面に垂直な導線P, Qに同じ強さIの 直線電流が流れている。Pの電流は紙面の裏から表に向か う向きに,Qの電流はPと逆向きに流れている。導線P. Qからの距離がともに4の紙面上の点Xに生じる磁場の (福岡大改・愛媛大) 強さを求め、その向きを図示せよ。 I H=- (r: 電流からの距離) 2πr () 円形電流の中心の場合 北 H=- ( r円の半径) 2r 45 C 15+0=3 P 0 10cm 図1 XA a. 3. ●地磁気 地球は北極をS極,南極をN極 精講 とする大きな一つの磁石であり,地表には 地球による北向きの磁場が存在する。 これを地磁気という。 【参考】 磁気量 (磁極の強さ) をmとすると, 強さHの磁場 から磁極が受ける力の大きさFは,F=mH である。 ●電流がつくる磁場 電流がつくる磁場の強さは電流の強さに比例するが, そ の強さを与える式は電流の形状によって異なる。 電流Iがつくる磁場の強さを Hとすると 電流ⅠⅡ (i) 直線電流 ( 十分に長い) の場合 a 図2 H 磁場 (A) SLO TA a 1 Gir Q ルの内部の場合 ソレノイドコイ H=nl (n: 1 〔m〕 あたりの巻数) ●右ねじの法則 右ねじの進む向き ●京靴の向きにとると、右ねじを回す 向きが磁力線の向きを表す。この 磁力 磁力線の向きの接線方向が磁場の間 である。 磁場 クトル和である。 ●磁場の合成 複数の電流による磁場は、各電流がその場所につくる磁場のベ I. (1) 磁針の向きより, 合成磁場の向きは北向 真上から見た図 きから西へ45° 振れているので、 導線の電流が 45 つくる磁場は西向きである。 よって, 導線を流れる電流の向き は、右ねじの法則より, 北向きである。 (2) (1)より、導線の電流がつくる磁場の強さをH [A/m] とす ると, H=25 [A/m〕 である。 電流の強さをI〔A〕 とすると, I 2×0.10 よって,I=5=5×3.14≒16 [A] (3) 円形コイルの中心の磁場が、 地磁気と逆向きで、同じ大き H= -=25 さであればよい。 コイルに流す電流の強さをI' 〔A〕 とすると, I' VI I 2ла 磁場H I. (1) 北向き Ⅱ. 磁場の強さ: -25 よって, I'=10 [A] 2×0.20 TARS KAME I. 導線P, Q の電流がそれぞれ点Xにつくる磁場の強さを H, HQ とすると, I 2лα H Hp=Ho= 導線 P, Q の電流がつくる磁場の向きは右図となる。 磁場の強さが等しく, なす角が120° であることより,合成磁場 の向きは右図の太い矢印の向きである。 また, 合成磁場の強さ Hx は , Hp (または HQ) と正三角形をつくることより, (2) 16 〔A〕 I 向き 2ла' Hx=Hp= 【参考】 成分で求めると, Hx=Hpcos60°×2=He となる。 北 R÷Á÷AN….... (3) 10 (A) a の図 磁力線 .25 [A/m) 電流 磁場 H₂O H60060° Far-102043: H₂ 図 a Q 第4章 電気と磁気 流と磁場, 荷電粒子の運動 177

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この問題で、直列につなぐと抵抗は最も大きくなるのはわかるのですが、最も小さくなるときは電熱線pのみの時じゃなくて並列につないだ場合になるのはなぜでしょうか?わたしは電熱線pの時の方が小さくなると思ったのですが、、😭※答えはカです!!

第四問 電流の性質や電流と磁界について調べた次の実験Ⅰ ~IVについて,あとの1~5の問いに答 えなさい。 ただし, 電熱線以外の抵抗は考えないものとします。 図1のように, 電源装置, 電圧計, 電流計, 30Ω 図 1 [実験 Ⅰ ] の電熱線P, スイッチを導線を用いてつないだ。 スイッチを 入れ、電圧計と電流計の示す値を記録し, スイッチを切った。 このときの電圧計の示す値は 7.5Vであった。 図2のように, 電源装置, 電流計, 電熱線P, 〔実験ⅡI ] 60Ωの電熱線Q, 端子, スイッチを導線を用いてつな いだ。 その後, スイッチを入れ, 電源装置の電圧を一 図2 定に保って電流を流し, 電流計の示す値を記録してス イッチを切った。 電流計 電熱線 Q 図3のように、切り込みを入れた厚紙を台 [実験ⅢI ] の上に置き,木材からつり下げたコイルが切り込みを 通るようにして, 木材をスタンドに固定した。 さらに, 厚紙の上に方位磁針A,B,C,Dを置き, 電源装置, コイル, 電熱線P, スイッチを導線を用 いてつないだ。 スイッチを入れたところ, コイルに矢印の向きに電流が流れた。その後, 方位磁 針のN極がさす向きを調べ, スイッチを切った。 [実験IV] ①図3の装置から厚紙と台, 方位磁針をとりはずし, 図4のようにコイルの一部がN極とS極 の間を通るようにしてU字形磁石を置き, 端子x,y, 電圧計,電熱線Pをつないだ。 ② スイッチを入れ、電圧計の示す値が10Vになるように電源装置を調節してコイルに電流を流 し, コイルの動きを観察した後スイッチを切った。 端子 x,y間につないだ電熱線Pをとりはずし, かわりに端子x, y間に電熱線Pと電熱線 3 Qを直列につないで②と同様の操作を行った。 4 ④ 端子x, y間につないだ直列の電熱線Pと電熱線Qをとりはずし, かわりに端子 x, y間に 電熱線Pと電熱線Qを並列につないで②と同様の操作を行った。 電源装置 + 0000円 電流計 +P booth RUN 端子 スイッチ 電熱線 P 0000円 電圧計 ammin 電熱線 P 端子

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電流と磁界についての問題なのですが、(2)②③がなぜそうなるのかが分かりません。教えてください。

(2) 図3のように、鉄心に巻き付けたコイル A, コイルBに,それぞれ直流電源とスイッチ,および 装置Gをつないだ。 ①~③の問いに答えよ。 ① スイッチを入れ、コイルAに電流を流した瞬間, 装置Gの針が ふれた。このとき, コイルBの北側にはN極S極のどちらが生 じるか。 また、装置Gの針がふれた向きは+側 磁極( 側のどちらか。 ] N極 針がふれた向き〔十側 ) ②コイルAに一定の強さの電流を流し続けているとき, 装置Gの針 のふれはどのようになるか。 最も適当なものを次のア~ウから1 つ選び,記号で答えよ。 [7] ア +側で静止する。 イー側で静止する。 ウ ゼロ点で静止する。 図3 イ S ウ+側からゼロ点 エー側からゼロ点 オゼロ点から+側 カゼロ点から-側 0 +U 装置 G to +o 直流電源 北---- 鉄心 南 コイル コイル ③ 次の文章は、②の状態からスイッチを切り, その後、再び入れたときに、装置Gの針がどのよ うにふれるかを説明したものである。 (i)~( )にあてはまる語句を,それぞれあとの ア~カから1つずつ選び, 記号で答えよ。 (i) (7) (i) (7) (iii) ( X ) スイッチを切ると, コイルAに電流が流れなくなり、コイルAをつらぬく磁界の磁力が減少する。 その結果、コイルBの南側には、その変化をさまたげるように(i) 極が生じ、装置Gの針は ( )に向かってふれる。 しばらくして、再びスイッチを入れると, コイルAをつらぬく磁界に 新たに変化が起こり 装置Gの針は( )に向かってふれる。 アN

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(3)のaが分かりません💦答えはイです。 N極近づけて右に振れたら,S極遠ざけたら右に振れるんじゃないですか…?? 今日中にお優しい方お願いします🙇🏻‍♀️՞ 丁寧に教えて頂けるとありがとたいですm(*_ _)m

2 電流のはたらき 力と運動 図2 次の実験 ①,②を順に行った。 ① 図1のように, 斜面上に台車を置いて 静かにはなし, 1秒間に50打点する記 録タイマーで運動のようすを記録した。 ② 図2のように, 台車が内部を通過でき るようにコイルを斜面にとりつけ, 検流 計を接続し,棒磁石をのせた台車を静か にはなした。台車がコイルに近づくと、検流計の針は右に振れた。 その後、 検流計 MELE 件を変えて台車をはなし, 検流計の針の振れを観察した。 図 3 (1) 図3は、①で記録したテープの一部を5打点ごとに切り、順 にはりつけたものである。 次の文のa~cにあてはまる数値や 語を書きなさい。 J 図3の縦軸は(a)秒間に台車が進んだ (b)を,横軸図4 は(c)を表している。 文の方 (2) ①で台車が斜面を運動している間, 台車が受ける斜面下向き の力の大きさはどうなっているか。 簡単に説明しなさい。 もど (3) 次の文のa, bから適当なものをそれぞれ選び, 記号を書きなさい。 ②で,図4のようにコイル内に台車を静止させ,その後静かにはなすと,検 流計の針はa(ア 右 イ左)に振れ, b(ウそのままになった エ0に戻った)。 (4) ②,コイルに流れる電流が大きくなる操作は,次のア~ウのどれか。① ア 斜面の角度は変えずに, 台車をはなす位置の高さを高くする。 イ斜面の角度を大きくし, 台車をはなす位置の高さは同じにする。 ウコイルをとりつける位置を, 台車をはなす位置に近づける。 >*** 10 斜面の角度 コイル 台車 棒磁石 N極S極 記録テープ E A 台車をはなす位置の高さ 1 mm 7 . . 棒磁石 コイル N極 S極 2 (1 (

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