この問題だとPQ間の誘導電流の向きはQ→Pで合ってますか？問題としては問われていないのですが気になったので。

例題58 磁界を斜めに横切る導体棒 283 284 平行レール 'E B P 水平面 右図のように,鉛直上向きの磁束密度B[T]の磁可変抵抗器 界中で,導体でできた2本のレールが間隔 [m] だる け隔てて置かれている。 レールは水平面に対して [rad〕 だけ傾いている。 レールの端に起電力 E[V] の電池と可変抵抗器を接続し, レール上に質 量m[kg] の導体棒 PQ を置いたところ,導体棒は 水平を保ったままレールに沿って上昇し、 速さ [m/s] の等速度運動になった。 重 力加速度の大きさを g〔m/s'] とする。 摩擦はないものとし, 回路を流れる電流がつ くる磁界は無視する。直) (1) 導体棒に発生する誘導起電力の大きさは何Vか。 B, l, v, 0を用いて表せ。 (2)このときの可変抵抗器の抵抗値。 また, 可変抵抗器で発生する単位時間あたり のジュール熱を,それぞれ B, E, l,m,v, g, 0を用いて表せ。

解き方を教えてください。

図のように、半径αの の 1/12 円形 1巻 コイルA(D,E, 11/14 円形 y+ コイルA E F ZD x [1 F)を,xy面(紙面)上に設置した。 なお,z軸は紙面 の裏側から表の向きを正とする。 コイルAの電気抵抗 コイルAの自己インダクタンスは無視できると する。磁束密度B の一様な磁界 磁場) をx≧0の範囲 2軸の方向にかけた。 コイルAをDを中心に 軸の周りに一定の角速度で時計まわりに回転させる。 B: 0磁束密度 時刻 t = 0 のとき,辺DEはy軸上にある。(i),(i),(Ⅲ)の場合について (i) 0 ≤t≤7 北 π T π 2w (ii) st≤7 W (iii) ≤t≤ 2 sts. 3π 2w 2w ①コイルA を貫く磁束,②時間が微小時間 4t変化したときの磁束の微小変化 4、 ③コイルAに誘起される誘導起電力V (D→E→F→Dに沿って発生する起電力 を正とする)を求め、④電流I を tの関数として図示 (縦軸を電流I, 横軸をtとする)せ よ。

なぜ平均の速さはこのようになるのですか？

チェック問題 4 回転する導体棒 図のように, 裏表向きの一様な磁束 密度Bの磁場中に長さの4本の導体 棒と円形リングでつくった車輪がある。 い ま、このリングに外力 F を作用させて 反時計回りの一定角速度ω (1秒あたり の回転角)で回転させている。 この車輪 には図のように抵抗Rがつけられてい る。 すべての摩擦やR以外の抵抗は無視できる。 やや糖 15分 OB 3 R (1)各導体棒に発生している起電力の向きと大きさVを求めよ。 (2)抵抗R を流れる電流 (右向き正)を求めよ。 (3) 外力Fの大きさを求めよ。

なぜ十分時間が経過したら力がつり合うと分かるのですか？

金属棒を間隔 L [m] で平行に並べて レールをつくり、水平面に対して傾斜角0 で設置した。 レールの下端a, b は抵抗値 R[Ω] の抵抗でつないである。 一様な磁束 [密度B [T] の磁場を鉛直下向きにかけた状 態で,質量m[kg] の金属棒をレールの上 a R b B. 水平面 に水平に静かに置いた。 棒とレールとの摩擦と電気抵抗とは無視でき 棒はレールに対して常に直交しているものとする。 重力加速度をg [m/s] とする。 (1) 棒が滑り下りるとき,抵抗に流れる電流の向きは,図中の a b と b→a のどちらか。 (2)棒が速さ [m/s] で動いているとき,抵抗に流れる電流の大きさを 求めよ。 (3) 十分に時間が経過した後の棒の速さを求めよ。 このとき、棒はレー ル上にあるものとする。 (4)(3)の状態のとき,抵抗で単位時間あたり発生する熱エネルギーQ と重力が棒にする仕事率Pとの比を求めよ。

辺ABおよびDCの誘導起電力を考えなくて良い理由が分かりません

126 辺の長さα[m〕と〔m〕の長方形の 2a コイル ABCD があり(以下,Pとよぶ), その全抵抗はR[Ω]である。 灰色で示 した幅2a〔m〕 の領域には、紙面に垂直 に表から裏へ向かう方向に,磁束密度B A b P a B v B D C [T] の一様な磁場が加えられている。 P を磁場に垂直な方向に一定の速 度v [m/s] で動かす。 時間をt[s] で表し, 辺BC が磁場領域に達した時 を t=0[s] とする。 (1) 0≦t≦a/vにおいて,Pに誘導される起電 力の大きさは(ア) [V] であるから,Pを 流れる電流の強さは (イ) 〔A〕で,Pは磁 場から(ウ)の向きに(エ) |〔N〕の力を 受けている。 0 a 2a 3a v v v

(f)なのですが、Iが正なのを考慮していると思うのですが、各電圧の正負がいまいちわかりません。詳しく解説お願いします。

東京工業大 東京工業大 問題 25 27 ロックどうし及び も傾くことはな =4の場合のみ T" 壁 2 (50点) 図1のように,長さの導線ab, cd と長さlの導線bc を直角につないで 作ったコの字形の導線 X を,水平に固定された直線状の導線Yにつり下げて 作った長方形の回路 abcd を考える。 Yの区間 adの一部は電池, 抵抗器, コイ ルスイッチで作った装置Zで置き換えることができ, Yの両端は絶縁されて いる。XはYを軸に滑らかに回転できるが, 平行移動や変形をしないものとす る。なお, YとZは動かない。 ab, cdの質量は無視でき, bcの質量はmであ り、重力加速度の大きさをとする。 また、磁束密度の大きさがBである鉛直 上向きの磁場が一様に存在している。 導線の太さと電気抵抗, コイル以外の自己 インダクタンス, 電池の内部抵抗, 空気抵抗はすべて無視できるものとする。 回路を流れる電流の正の向きをa→b c d と定める。また,aを通る鉛直 方向の直線と abがなす角を0とし,a から bに向かう向きが鉛直下向きのとき =0であり,ab→c→dの向きに回る右ねじが進む向きを正の向き と定める。さらに,Xの角速度をωとし, 微小な時間 At の間に が △0 だけ変 である。 化するとき,ω= も静止したまま At Asstod 9 を用いて表せ。 の大きさを, つなぐ糸の張力 Mがある値 M min 巨囲でどのように は 0 の値によっ Y d Z A AB a b m C X 図1 [A]図2のように、電圧Vの電池,抵抗値Rの抵抗器 スイッチSを使って 作 adの一部を置き換える。 スイッチをp側に入れると抵抗器のみ 2024年度 前期日程 物理 2024年度 前期日程 物理

(1)~(4)の解き方を教えて頂きたいです。 答え↓ (1)E/2R。 (2)2mgR｡tanθ/BL　 (3)①の向きに2/3R｡（E-vBLcosθ） (4)E/4BLcosθ です。

10. 図のように、磁束密度の大きさがB の一様な鉛直 上向きの磁場中に, 間隔Lで十分に長い平行な2本 の導体レールを水平面に対して傾斜角(001) となるように傾けて置いた。 この上に太さの無視で きる導体棒をレールと直交するように静かに置く。 導体棒の質量をm, 導体棒のレール間の抵抗を Ro とする。 レール レール L B 導体棒 B E 可変抵抗 このレールには可変抵抗と起電力Eの電源が接続 されている。 重力加速度の大きさをg とし, 導体レ ールの電気抵抗, レールと導体棒の摩擦、および回 路に流れる電流がつくる磁場の影響は無視できるものとする。 可変抵抗の値が R であったとき, 導体棒はレールの上に静止した。 0 (1) 導体棒を流れる電流の大きさをEとR。 を用いて表せ。 (2) 起電力の大きさを B, L, Ro, m, g, 0 を用いて表せ。 導体棒を一度レールから離し, 可変抵抗の値を 1/2Rに変えて,導体棒を再び静かにレ ール上に置いた。 導体棒は動き出し, やがて一定の速さ”となった。 導体棒とレールは 常に直交したままとする。 (3)導体棒の動く向きを次の①,②から1つ選び、記号で答えよ。 また,導体棒に流れ ている電流の大きさを v, E, B, L, Ro, 0 を用いて表せ。 ① レールを登る向き ② レールを降りる向き (4) 導体棒の速さを E, B, L, 0 を用いて表せ。

（3）棒が斜面上向きに動くことはないですか？

出題パターン 磁束を切る導体棒 鉛直上向きに、磁束密度B(Wb/m²= N/(A・m)) の一様な磁界がある。 磁界と (rad) の角をなす斜面上に、2本の長い 直線導体 aa bb' が平行に間隔 [m)だ け離れて置かれている。 長さ(m) 質量 (kg)、抵抗値R (Ω)の金属棒の両端X, So Yが、それぞれ導体 aa, bb'に接し、導体と常に直角を保ちながら、なめ らかに動くものとする。また、導体の上端部a. bにはスイッチ S. Sa 抵抗値'(Q)の抵抗がつながれている。重力加速度の大きさを g(m/s) とする。 (I) はじめに S を閉じた。電源の電圧をF(V)にして、金属棒を支える 手を静かに放したところ、 金属棒は動かなかった。 (1)金属棒が磁界から受ける力の大きさ(N) をFを含む式で表せ。 (2) 金属棒に働く力のつりあいの条件によりgを含む式で表せ。 ま たから見てbの電位は高いか低いか。 (Ⅱ) 次に, S, を開き、 S を閉じて十分時間がたったところ、 金属棒は速 さu (m/s)の等速運動をした。 (3)回路に生じる誘導起電力の大きさ(V) を を含む式で表せ。 また 金属棒を流れる電流の向きはXY, Y→Xのいずれか。 (4)をg を含む式で表せ。 (5) 等速運動をする金属棒に対し、重力のする仕事率P (W) はいくらか。 (6) このとき、回路全体の抵抗で1秒間に発生するジュール熱Q(J)はい くらか。

(1)抵抗が2つだったらそれぞれに流れる電流を考える というのはそういうものとして暗記しても大丈夫なものですか？

第1章 磁気 529. 磁場中を運動する導体棒 鉛直上向きに磁束密 度B[T] の一様な磁場中で,水平面内に置かれた長方 形ABCD の導線上に, 導体棒 ab を AD, BC と垂直 に置き,一定の速さ v [m/s]で右向きに引く。 AB=CD=L〔m〕 で, AB間とCD 間には抵抗 R[Q] がある。 なお, 棒と導線の間に摩擦はないとする。 R[Ω] A BB[T〕 b C v [m/s] L[m] R[Ω] D a (1) 棒 ab が一定の速さで動いているとき, ab間を流れる電流の大きさを求めよ。 (2) 棒ab を一定の速さで動かすときの外力の大きさを求めよ。 00 $5 例題74

(1)なぜFの向きが右と分かるのですか？

思考 記述 E 515. 電流が磁場から受ける力 質量m,長さLの金属棒を導 線で水平につるし、 鉛直下向きに磁束密度Bの一様な磁場をか 0fx ける。図のように,電源装置に接続して,金属棒に一定の電 を流したところ, 導線と鉛直方向のなす角が0となって、金属平 棒は静止した。重力加速度の大きさをgとし,導線の質量, お B よび地磁気の影響は無視できるとする。 10° Ora 電源装置 (1) 金属棒に流れた電流の向きは,図のア,イのどちらか。 理由とともに答えよ。 (2) 金属棒に流れた電流の大きさはいくらか。 力の [知識 例題70