基本的なことだと思うんですが、(4)の回転数はなぜ(運動エネルギー)/(仕事)で出せるんですか？

25. 【サイクロトロン) 荷電粒子を高エネルギーに加速するサイクロトロンのはたらきについて考えよう。 サイクロトロンでは, 図に示すように, 二つの半 交流電圧 円形の金属箱D,, D, (形が文字1D に似ているので, ディーとよばれる)を真空容器に入れ, 半円の面に 垂直に磁場を加える。 D, と D, の間に交流電圧を加 B イオン源C B えておき, 中心にあるイオン源Cで正電荷 質量 イオンビーム をもつ粒子pを作る。 D, より D, の方が高い電位 であると, C で作られた粒子 p はD, に向けて加速 D D。 される。D, に入ると, 一様な磁場があるので, 粒 子pは円運動をする。 D, の中には電場がないので, 粒子pの速さは変わらない。 粒子 p が 半円形を描いてD, から出たときに, D, より D, の方が高い電位となるように交流の周波数 を選ぶと,粒子PはD,に向けて,さらに加速される。このように, 粒子pは, D, と D2の 間で加速され,加速されるたびに半径が大きくなるようにして円運動を続ける。 そして,そ の半径がディーの半径に近づいたところで, 粒子pを外に取り出す。 D, と D,の間を粒子pが通過する時間は十分に小さく無視してよいものとする。また, 粒子pは磁場に垂直な平面内を運動するとして, 次の問いに答えよ。 (1)粒子pが速さ vで速度に垂直な磁東密度 Bの磁場の中に進入すると, 磁場に垂直な 平面内で等速円運動をする。 その半径と周期をそれぞれ求めよ。 また, その周期の特 徴を述べよ。 イオン源 C で粒子 pが作られたとき D, と D。 の電位差は最大で, 粒子 p は加速され てD, に垂直に入射した。粒子PがD, 内で半円を描いた後D, から出たときにD, と D。 の間における加速が最大になる交流の周波数を求めよ。 (3) 交流の周波数を(2)で求めた値に固定しておけば, 粒子pはD, と D, の間を通過する たびに加速される。 このように, 粒子 p は, D, と D, の中を, 半径は徐々に大きくな るようにして円運動を続けて,その半径が Rになったとき,外に取り出されるとする。 このときの粒子pの運動エネルギーをR, B, m, qで表せ。 (4)粒子PがD,と D,の間を通過するときのD, と D,の電位差をV,とすると, (3)の場合, 粒子pは作られてから取り出されるまでにおよそ何回転したか。 ただし, イオン源C で作られたときの粒子pの運動エネルギーは無視できるものとする。

(イ)の問題です。 2枚目の解答のマーカーを引いてある部分がどういう意味か教えて欲しいですよろしくお願いします🙇‍♀️🙇‍♀️

場中を回転する導体棒 空節 の 次の文中の空欄(ア)~オにあてはまる式を求めよ。また.空欄L(a) にはあてはまる向きを.図1の1~6の矢印の中から選べ。また.問に答えよ。 図1のように、鉛直上向きの磁東密度Bの一様な磁場中に、導線でできた点0を中心 とする半径aの円形コイルが水平に置かれている。円形コイルの上には長さaの細い導 体棒の一端Pがのせられ,導体棒の他端は、点Oの位置で、磁場に平行な回転軸に取り つけられている。導体棒OPは点Oを中心として、端Pがつねに円形コイルと接触しな がら、水平面内でなめらかに回転することができ、そのときの導体棒と円形コイルの問 の摩擦は無視できる。回転軸も導体であり、回転軸と円形コイルの間に抵抗値Rの抵抗 RとスイッチSを接続している。 186 スイッチSを開いて、導体棒を点Oを中心として鉛直上方から見て反時計まわりに、 一定の角速度ので回転させる。このとき点0から距離rの点に位置する導体棒中の電気 量 -eの電子が磁場から受けるガの大きさは(ア]で、その向きは図1の矢印 (a) の 向きである。 問 電子が磁場から受ける力は、導休枠中に生じる電場から電子が受ける力とつり合う。 導体棒中に生じる電場の強さは点0からの距離によって異なる。図2にOP間の各点 における電場の強さのグラフを、横軸に点)からの距離をとり、縦軸を適切に定めて 描け。 次に、スイッチSを閉じて、導体棒を点0を心として鈴直上方から見て反時計まわ りに、一定の角速度ので回転させる。導体棒が磁場を横切ることによりOP間に起電力 が生じる。この起電力の大きさは(イ)jで、導体棒を流れる電流の向きは図1の矢印 「6)]の向きである。このとき、抵抗Rで消費される電力はウ)]である。導体棒に電 流が流れることにより導体棒全体が磁場から受ける力は、大きさが[)]で、図1の矢 印(C)の向きである。導体棒を一定の角速度で回転させるために必要な仕事率は )」である。 wBa B B 3 P スイッチS 円形のコイル a a 回転軸 抵抗R 点0からの距離維 図2 図1 (同志社大) 電場の強さ」

　物理の電磁気学、誘導機電力に関する質問です。 以下の図のように、導体棒が回転して誘導起電力が発生するような問題はよくあり、解き方がふたつありますが、(①棒電池、②ファラデイの電磁誘導の法則(マクスウェル方程式のrotE=-∂B/∂tではない方))②について質問です。 　②... Read More

n e R 3k マ

「アンペールの法則」について教えてもらえませんか？ 調べてもあまりよくわからなくて…。 ざっくりでもいいので教えてくれると嬉しいです！ よろしくお願いします。

下のようにN極とN極が向かい合っているときの磁力線の向きはどうなっていますか…？

N S リの磁場と磁力線 N 「極とN極

物理の電磁気の問題です。写真の三番のところなのですが、答えの意味が分かりません。電磁気が左向きになぜ働くのか、そしてなぜ力のつりあいが成り立つのかが疑問です。どなたか教えてください

EX1 水平面上に2本のレールがしの間隔で 磁束密度 Bの磁場を鉛直下向きにかけ, 敷かれ,左端はRの抵抗で結ばれている。 b Q R 外力を加え,右へ一定の速さひで動かす。 R以外の抵抗は無視できるとして (1) 」き求めよ。 a P B PQ 間を流れる電流の大きさIと (2) PとQではどちらが高電位か (3 外力の仕事率Pを求めよ。

物理の誘導起電力についてです。 写真のような問題のとき、誘導起電力と起電力が等しくなった時に、電流が0になるのはなぜですか？ このとき、速さvは定常状態となるんですか？ 起電力と誘導起電力が等しくなるまでの間は、速さvは加速し続けますか？

|図の向きに速さ v[m/s]で動いているとき, 次の問いに答えよ。 |(3) 導体棒が磁場から受ける力の大きさ F[N]を求めよ。 W= Fx = R R 開題 15 図のように,鉛直上向きの一様な磁束密度 B(T]の磁場内に,間隔 (m]の2本の平行 な導線レールを水平に置く。レールの端を 起電力 E[V]の電池でつなぎ, レール上に 低抗値R[Q]の導体棒 PQ を置くと,導体棒は動きだした。導体棒はレー ルモ垂直を保ちながら, なめらかに動くものとする。その後,導体棒が 図の向きに速さ »[m/slで動いているとき,次の問いに答えよ。 導体棒 PQ 間に生じる誘導起電力の大きさ 1V[V]を求めよ。 2)導体棒 PQ 間に流れる電流の大きさI[A]と向きを求めよ。 体棒が磁場から受ける力の大きさ F[N]を求めよ。 B B R E P

ふと思ったんですけど、外力って何でしょうか？ さらに、この問題の(3)の外力って何があたりますか？

参則的な場合もあるが, まずはこの流れをしっかり身につけたい。 たお。電流Iがつくる磁場の影響までは考えなくてよい。 EX1 水平面上に2本のレールが1の間隔で 敷かれ,左端はRの抵抗で結ばれている。 磁束密度Bの磁滋場を鉛直下向きにかけ, レール上を滑らかにすべる導体棒 PQに 外力を加え,右ヘ一定の速さ ひで動かす。 R以外の抵抗は無視できるとして (1) PQ間を流れる電流の大きさIと向きを求めよ。 (2) PとQではどちらが高電位か。(3) 外力の仕事率Pを求めよ。 b Q R P B 国(1) PQ間を電池に置き替えると右図の回路になる。 b オームの法則より vBL I= R) P→Qの向き R/7。

このとき、力ってどっち向きに働いてますか？

とする。 420.磁場内の荷電粒子の運動● 質量 m[kg〕, 電気量 -e[C] の電子が磁束密度B[T]の磁場中において, 磁場の方向に垂直な面 内で[m/s) の速さで, 図に示す向きに円運動をしている。 (1)磁場の向きを答えよ。 (3) 円運動の周期T[s] を求めよ。 Te (2) 円運動の半径R[m] を求めよ。 >例題87

太陽にある黒点は何故発生するんですか？