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Physics Senior High

電磁気の範囲の問題です。 (ト)でなぜ回路全体の抵抗はR+2ρvtになるのか分かりません。 解説お願いします🤲

気の両端に単位長さあたり pの抵抗値をもつ十分に長く細い導体レールを2本接続し, これらの2 時刻t= 0のときに導体棒が z=0の位置にあったとする。 導体レールと導体棒の間には摩擦がな 4図のように,水平な zy 平面内でy軸に沿って, 抵抗値 R の電気抵抗Rを置き, この電気 初理 91 こを答 討し まず, p=0である場合を考える。 時刻tにおいて, 抵抗 R, 2本の導体レール, 導体棒で構成される長方形の内側にある磁束 の大きさを答えよ。 (n)時刻tにおいて, 抵抗 R, 2本の導体レール, 導体棒で構成される回路に生じる誘導起電力 の大きさを答えよ。 (ハ)問(ロ)において抵抗Rに流れる電流の大きさを答えよ。また, 抵抗Rに流れる電流の向 きはy軸の正方向か負方向かを答えよ。 (=) 問(ハ)において抵抗Rに流れる電流によって, 抵抗Rから単位時間あたりに発生するジュー ル熱を答えよ。 (ホ)t=0からt=Tまでの間に発生した問(=) で求めたジュール熱の合計を答えよ。 ただし, このジュール熱の合計は, 横軸に時刻tをとり, 縦軸に単位時間あたりのジュール熱をとっ たグラフにおいて, t=0とt=Tの間の区間で横軸とグラフに挟まれた部分の面積と第し くなっていることに注意すること。 39.1 61× 10' (へ)導体棒をa軸の正方向に速さで動かし続けるためには, 導体棒にェ方向の外力を加加える必、 要がある。この外力の大きさを答えよ。 |次に,p>0である場合を考える。 単位時間あたりのジュール熱を答えよ。 フにその領域を斜線で描き表せ。 ンウムには質録 導体レール 10 49 導体棒 導体レール BO 抵抗R I 図 でた 、る式

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Physics Senior High

ここはなんでkQ/xとの差ではなくて、kQ/aをつかうのですか?

次の文中の口に適切な数式または数値を入れよ。ただし,数式は,ko, a, b, x, Q, q *100.〈帯電した導体がつくる電場) のうち必要なものを用いて答えよ。 ガウスの法則によると,任意の閉曲 面を貫く電気力線の密度は電場の強さ に等しい。例えば、真空中で点電荷を 中心とする半径rの球面を仮定して考 えれば、点電荷から出る電気力線の本 数を球の表面積でわった値が球面にお ける電場の強さとなる。そのため, 電 気量q(q>0)の点電荷から出る電気力線の本数nは, 真空中でのクーロンの法則の比例定者 koを用いて,n=ア]と書ける。 図1のように,真空中に半径aの金属球Mがあり, Q(Q>0) の電気量をもつように帯電さ せた。金属球Mの中心Oから距離xだけ離れた点における電場の強さE, 電位Vについて考 える。ただし,電位Vは無限遠方を基準とする。 xこa のときは,金属球Mから出る電気力線は金属球Mの中心0から放射状に広がると考 えられるため,電場の強さEは, E=イ]とわかる。 また, その点の電位Vは, V=ウ]である。 また,x<a のときは, 導体内部の電位は導体表面の電位と等しく, 導体内部に電気力線 が生じないことから, E=[xエ], V=[オ]となる。 図2のように,内半径6, 外半径Cの金属球殻Nがあり,-Qの電気量をもつように帯電 させた。このとき,金属球殻Nが球殻内部の真空の空間につくる電場は,内部に発生する電 気力線のようすを考えると0である。 次に,図3のように,真空中で,金属球殻Nで金属球Mを囲い,金属球殻Nの中心O' が金 属球Mの中心Oに一致するように配置した。ただし, aくb<c であり,金属球Mの電気量は Q.金属球殻Nの電気量は -Qのままであるとする。このとき,中心Oから距離 x(a<xくb)だけ離れた点における電場の強さ E'は,金属球 M, 金属球殻Nがそれぞれ単 独でつくる電場を足しあわせた合成電場の強さであるので, E'=[Xカ]である。また、金 属球殻Nに対する金属球Mの電位 Vssa は,金属球殻Nの内部には電気力線は生じないので、 Vsa=キである。 金属球Mと金属球殻Nは,電位差 Visaを与えればQの電気量が蓄えられるコンデンサー とみなすことができる。このコンデンサーの電気容量Cは、C=[ク である。 金属球殻N 全属球M 図2 図3 図1 (20 関西大) A101 世

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Chemistry Senior High

(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」

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