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。

⑷についてなのですが、答えはR分のB L（E−BLvcosθ）なのですが、磁束密度が直角じゃないのでB Lcosθ （E−BLvcosθ）ではないのですか？ 教えていただけると助かります。よろしくお願いします。

全てできるように! 【1】 <L863P22> 2010 横浜国立大学 3/12. 後期日程 エ 図のように、 磁束密度B[T] の鉛直上向きの一様な磁場中に, 長い2本の平行な導体のレールが 水平面に対して角度 [rall (0<</27)で固定されており、レールの下端には,起電力 EVの電 池と抵抗値R[Ω]の抵抗が接続されている。 レールの間隔は入[m] である。 レールの上に質量m[kg] の導体棒PQをレールに直角に静かに置く。 導体棒PQ はつねにレールに直角に接したままレー ルの上を運動できるとする。 レールと導体棒の電気抵抗, レールと導体棒の間の摩擦、導体棒の 運動に伴う空気抵抗, 回路の自己誘導は無視できるものとする。 重力加速度の大きさをg[m/s'] として, 以下の問いに答えよ。 R E A B 8 P 〔電磁誘導〕 l (1) 導体棒PQ がレール上で静止する時の電池の起電力を E [V] とする。 この起電力E を求めよ。 (2) 導体棒に生じる誘導起電力の大きさを求めよ。 (3) 導体棒に流れる電流の大きさを求めよ。 以下では、電池の起電力EがE。 より大きい場合 (E>E。)について考える。 この場合には,導体 棒はレールに沿って上向きに動き始める。 その後, 導体棒の速さは徐々に増大する。 導体棒の速 さがv[m/s]になったときについて考える。 (4) 導体棒が磁場から受ける力の大きさを求めよ。 十分に長い時間がたつと, 導体棒は一定の速度で運動するようになる。 このときについて考え る。 (5) 導体棒の速度の大きさを求めよ。 (6) 導体棒に流れる電流の大きさを求めよ。 (7) 次の文中の「 には数式, [ ]]には適切な語句を記入せよ。 電池が回路全体に供給する電力Pは,Po= (7) [W]である。この電力Pは、 抵抗での1秒 間あたりの[(イ)]R= ($) [J/s] と導体棒の1秒間あたりの(ｴ)]P2 = (オ) [J/s]に使わ (カ) の関係があり、エネルギーの保存則が(キ) れる。 これら3つ量 , P, Pの間には、 ]ことがわかる。

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

ローレンツ力に関する問題です。 青部分の説明がよく分かりません。 どうして長方形PQRSの面積が減少すると【裏から表】向きの磁束の本数が減ることになるんですか？ どなたか分かりやすい言葉で解説してください🙇🏼‍♂️

(3) 「ローレンツ力電池」 と 《電磁誘導の法則》 の関係 Story の 「ローレンツ力電池」と「Story (②2の《電磁誘導の法則》 は、 どちらも起電力が発生するんですが,何か関係があるのですか? とってもいい質問だね。じつは, 図8のように,電磁誘導の法則の中 に「ローレンツ力電池」は含まれて いるんだ。 具体的には,どういうこ とですか? -電磁誘導の法則・ (Bが時間変化するとき) 「ローレンツ力電池｣ (Bが一定) 図8 ローレンツ力電池と 電磁誘導の法則 そうだねえ,たとえば,図9のよ うに磁束密度Bの磁界中で,長さ の棒PQが速さで右向きに進んで いるとしよう。 これは図5 (p.221) で見た棒PQと 全く同じ状況だね。 図5では「ロー レンツ力電池」の考え方を使って, 発生する起電力を求めてきたけど, ここでは電磁誘導の法則を使って, ①起電力の向き, ②起電力の大きさ を求めてみようね。 ①発生する起電力の向き 図9のように, 閉回路 PQRS を 定める。棒PQが右へ動くと, 長方形 PQRSの面積 〔²〕はどんど ん減少していく。 つまり、閉回路PQRSを貫く磁束はどんどん減 少していく。 起電力の向き B イヤ! ◎磁束の減少 減少を妨げる 磁界の向き C誘導電流 の向き XC S R 図9 棒PQは図5と全く同じ よって,このとき発生する起電力の向きは,磁束の減少を妨げる向 き,つまり磁束を増加させようという向きで,図9のようにP→Qの 向きになる。これは、図5の起電力の向きP→Qと合っているね。

(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)

⑵が分かりません。 なぜcosθが出てくるのでしょうか。

これらを 方が測定に 抵抗 抵抗と 値測定の a), EN 電圧計 あり、 には電 実際の低 慮しな の両端の はいくら 抵抗値 内部抵 だけか た抵抗 Mizo Phys + ずっそ の拡 一流を ざい。 182) 図のように、4本の平行導線 A,B,C,D が鉛直に配 置されている。 A, Cには同じ向きに大きさⅠ [A] の電流が 流れ, B, D には A, Cと逆向きで同じ大きさの電流が流 れているものとする。 2図に, 導線 A,B,C,Dに垂直 な断面図を座標軸とともに示してある。ただし, 磁束密度 Bと磁界 (磁場) Hの関係はB=μH で与えられ,ここでは 真空の透磁率 μo=4×10-' 〔Wb/A・mまたは N/A2] を用い てよいものとする。 A 1図 A B Ou 0 -2a 3図 Ou (1) 解答欄 (3図) に磁力線のようすを描き, 磁力線上に矢 印で磁界の向きを示せ。 図 8 -a B Ø 2a (2) 2図の原点Oにおける磁束密度の大きさを Ⅰ, Mo およ び図中のα [m] を用いて表せ。 (3) A,B,C,D の電流配置は原点0の付近に一様な磁界 を生じる配置として知られている。 この磁界の向きを適 当に選んで原点 0 付近の地磁気の水平成分を打ち消すよ うにしたい。 2図でα=1mとしたとき, 打ち消すのに必 要な電流 I のだいたいの大きさを下から選べ。 ただし, 磁束密度で表した地磁気の水平成分の大きさ は3×10-5 〔Wb/m² または N/A・m] 程度とする。 [1mA, 10mA, 100mA, 1A, 10A, 100A, 1000A] (4) AがBとCの電流から受ける合力の向きを解答欄 (3図) に作図し, 矢印で示せ。 18 定の面ココ答 (1) (2) (3) (4) (5)

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。