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Physics Senior High

物理の電磁気の交流の問題です。写真に示してある問題の中の問2の(7)の問題で、一番右の写真の解説を見たのですが、冒頭の文章から意味がわからないので教えてほしいです。

Go/ 26 問題 2024年度 前期日程 物理 名古屋工業大 II コンデンサーの原理を用いると, 非接触で電気エネルギーを伝えることができ る。ここでは、壁の両側に金属製の極板を設置して, 壁の向こう側に電気エネル ギーを伝えることを考える。 以下の問1 ~問3に答えよ。 解答に物理量を表す文字 を使用する場合は、指定された記号から必要なものを選んで使用し, それ以外の記 号を使用しないこと。 ただし, 解答が数値となる場合は,指定された記号を全く使 用しなくてもよい。 問1 まず、 図1のように, 壁の両側に極板 A, B, C, D を設置した。斜めから 見た様子を図2に示す。 壁は誘電率 e 〔F/m〕, 厚さd 〔m〕 の均一な誘電体と みなすことができる。 全ての極板は面積S〔m²〕の正方形の導体である。 極板A と極板 B, 極板Cと極板D は, それぞれ, ずれることなく向かい合っ ており,平行板コンデンサーを形成している。 それらのコンデンサーは等しい 静電容量を持ち,その値を C(F)とする。 全ての極板の一辺の長さは、壁の厚 さに比べて十分長く,極板端部の影響は無視できる。それぞれのコンデンサー は互いに影響を及ぼさないものとする。 交流電源を極板Aと極板Cの間に接続した。 交流電源の角周波数 をω[rad/s] とする。 交流電源の電圧の, 時刻 t [s] における瞬時値を V(t)= Vocos (wt) 〔V〕 とし, 実効値を V, 〔V〕 とする。 さらに,抵抗値 R [Ω] の抵抗を, 極板Bと極板Dの間に接続した。 この回 路は,静電容量がCのコンデンサー2個と、抵抗値Rの抵抗, および交流電 源を直列に接続した回路とみなすことができる。 回路に流れる電流の実効値を Ie [A] とする。 導線の抵抗は無視できる。 (1)極板 A.Bによって形成されるコンデンサーの静電容量Cを. S.d.c うち必要な記号を用いて表せ。 (2) 図1の点A, B間にかかる電圧の実効値を, Ie, w, C, R のうち必要な記 号を用いて表せ。 (3) 電流の実効値Ie, Ve, w, C, R のうち必要な記号を用いて表せ。 (4) 抵抗値Rの抵抗で消費される電力の時間平均を, Ie, w, C, Rのうち必 要な記号を用いて表せ。 名古屋工業大 V(t) ( V(t)☹ 極板 A d 点 A 壁 極板 B 点 B 極板 C 図1 極板 D 極板 A 極板 B (壁の裏側) 壁 極板 C 図2 `極板D ( 壁の裏側) 問題 27 2024年度 問2 図1の回路に加えて, インダクタンスがL [H] のコイル2個を図3のよう に接続した。 交流電源の角周波数において, 静電容量 Cに対応するリアク タンス(容量リアクタンス)をXc[Ω] インダクタンスLに対応するリアクタ ンス (誘導リアクタンス)を XL [Ω] とする。 前期日程

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問3教えてください🙇‍♀️ CはキでDはウです。

5 Tさんは,電流と磁界の関係を調べる実験を行い、レポートにまとめました。 問1~間6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。 (19点) レポート 1 課題 1 コイルに電流を流すと、まわりにはどのような磁界ができるのだろうか。 【実験 1】 [1] 図1のように, コイルを厚紙 の中央に差しこんでとめた装置を 用いて回路をつくった。 電源装置 + スイッチ 電流の向き 厚紙 電熱線 X コイル 北 電圧計 [2] コイルのまわりのA,Bに磁 針を置いて電流を流し, 電熱線 X に加わる電圧の大きさと, 電熱線 Xを流れる電流の大きさ,A,B に置いた磁針の針のようすを調べ た。 ただし, スイッチを入れる前 西 A,Bに置いた磁針のN極は北を指していた。 【結果 1 】 東 A B 南 電流計 図 1 電圧の大きさ〔V〕 電流の大きさ [mA] 4.5 300 真上から見た図 +A B N極 問1 電熱線Xの抵抗は何Ωか, 求めなさい。 (3点) 2 図1において,電熱線Xに加わる電圧の大きさ, 電熱線X を流れる電流の大きさを調べること ができるように,必要な導線を実線でかき加えて回路を完成させなさい。(3点) 問3 図2は図1における厚紙を真上から見たようすを模式的に表したもの です。CDの位置に磁針を置いて 【実験 1】 を行うと,磁針の針はどのよう に振れますか。それぞれ次のア~クの中から一つずつ選び、その記号を書き なさい。ただし,回路や電圧、電流などは 【実験1】 と変えないものとします。 ア I A & B & C D (3点) 図2 カ キ

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電磁誘導 (あ)を教えてください🙇🏻‍♀️ 磁界の向き…右ねじの法則でできる 磁力…NからS フレミング左手の法則を使う…? みたいなことは考えました。

(エ)次 は,Kさんが〔実験2〕から発電機に興味をもち、調べたことをまとめたものである。 文中の(あ),(い)に最も適するものをそれぞれの選択肢の中から一つずつ選び、その番号 を答えなさい。 電磁誘導を利用して電流を発生させるための装置を発電機という。図3は発電機のしくみを模式 的に示したものであり、①→② ④①のように磁石を時計まわりに一定の速さで回転さ せているようすを表している。 この磁石の回転により,コイルの内部の磁界が変化し続け, 発電機 につないだ電熱線に電流を流すことができる。 電流 ・電熱線 磁石 コイルA ① 図3 図3から、磁石が①の位置にあるとき, 磁石がコイルAの内部につくる(あ)しているため に、電熱線には矢印のように左向きの電流が流れていることがわかる。 同様にして、磁石が②, ③ ④ の位置にあるとき, 電熱線に流れている電流の向きはそれぞれ(い)であることがわかる。 選択肢 1.右向きの磁界の強さが増加 2.右向きの磁界の強さが減少 3.左向きの磁界の強さが増加 4. 左向きの磁界の強さが減少

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ヘ解説お願いします ヘは解説にどちらのコイルも電流が増加すると磁束が正の向きに増加するとあるのですが、それなら誘導起電力が逆向きに働いてマイナスかなと思ったんですけどプラスでした。

142023年度 物理 4 図1のように, 環状の鉄心に巻き数 N1, 自己インダクタンス Lv 工学院大-S日程 巻き数 電圧は,V=Vosin(wt) である。ここで, Vo およびωは正の定数であり, V, は図1の点Bに スをMとする。 一次コイルには交流電源が接続されており、時刻において一次コイルにかかる N2, 自己インダクタンスL2の二次コイルが巻かれている。 2つのコイルのタン イルに流れる電流 および二次コイルに流れる電流I2 は, それぞれ図1の矢印の向きを正とす おり 発生する電圧を V2 とする。 ここで V2 は, 図1の点D に対する点Cの電位を表す。 一次コ 対する点Aの電位を表す。 また, 二次コイルにはスイッチSと抵抗値 Rの電気抵抗が接続されて 一部の矢印の方向を る。磁界 磁場) は鉄心の内部にのみ発生するものとし、 図1の鉄心内部の知 正の方向とする。 以下の問に答えよ。 ただし、 [I] スイッチSが開いた状態を考える。 AI AI At 句を磁界の は、電流の単位時間あたりの変化量を表す。 (イ)V1,1, Lより必要なものを用いて表せ。 At 11周期分の波形が図2に示されている。 図中のTは周期を表す。 電流 の波形の概形 として適切なものを図2の (a) ~ (d) の中から選んで答えよ。 (ハ) 問 (ロ)で選択した波形に対応した数式として適切なものを次の中から選んで答えよ。ただ Iは正の定数とする。 (a) I = Iosin (wt) (d) I1 = Iosin (wt+m) (b) I₁ = 10 sin (wt +7) (e) = Iosin (wt) [II] スイッチSが閉じた状態を考える。 V2 (c) Iv=Iosin| sin (wt - 1/2) (V1, V2 およびそれらの比を,鉄心を貫く磁束の単位時間あたりの変化 A V₁ より必要なものを用いてそれぞれ表せ。 At ,N1,N2 (ホ) 電気抵抗の消費電力の時間平均を有効数字3桁で答えよ。 ただし, Vo = 10V, L1 = 0.565H, L2=0.141H,M=0.283H,Ni=600,N2=300,R=100Ω とする。 (VV2は,自己誘導と相互誘導の両方の影響を受ける。 それぞれをI1,12, L2, M より必要なものを用いてそれぞれ表せ。 Al₁ Al₂ At At 1, 工学院大 S Jan 02 すべて まか B N₁ 鉄心 5000000 O V2R D (a) I, (b) 0 (c) 一次コイル 次コイル 1, (d) N2 図1 T/2 'T t 図2

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(2)合っていますか?

B N 26 実験 1 さくらさんが電磁誘導について調べるために行った次の実験について, あとの問いに答えなさい。 〈山梨〉 ①コイルと検流計をつないだ回路をつくった。 ② 実験に使う棒磁石の磁界の向きを, 方位磁針を使い確認した。 (3 図1のように, 棒磁石のN極をコイルに近づけると, 検流計の針 は0の位置から+側に振れた。 ④次に棒磁石のS極をコイルに近づけたり,遠ざけたりして,検流 計の針の振れを観察した。 実験 2 図 1 ① 図2のように,コイルの両端に,2つの発光ダイオード 図2 P,Qを並列につないだ回路をつくった。このとき,2つの発光ダ イオードの+,-を反対になるようにつないだ。 次にN極を下に向けた棒磁石をコイルの中を通るように落下させ, 発光ダイオードP, Qの光り方を観察した。 (1)実験1の②で確認した棒磁石の磁界の向きを矢印→で表し,図3 のすべての○の中にかきなさい。 0 G 棒磁石 検流計 N近→ コイル 遠く S近 発光ダイオードP 遠 棒磁石 コイル 発光ダイオード Q (2) 実験1の③のときに,電磁誘導により誘導電流が流れた。誘導電流を大き くするためには,どのような方法が考えられるか。 具体的に1つ書きなさい。 棒磁石を素早く近づける。 (3) 実験1の④で棒磁石のS極をコイルに近づけたい 図3 S ル

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