半導体についてです。qEの力は電子の移動方向と同じ負の向きに働くと思っていたのですが解説では正の向きとなっていました。なぜそうなるのか考え方を教えて頂きたいです。よろしくお願い致します。

【2】 半導体内の電流の にない手であるキャ リアは負電荷の電子, または正電荷の正孔 である。 キャリアが 電子のものは n型半 導体、正孔のものは p型半導体と呼ばれ B L 図1 2 D A BUB) 図2 B I る。半導体の基本特性は,キャリアの種類とキャリア密度を知ることによって調べ られるが,これらはホール効果を用いて知ることができる。 半導体内のキャリアの電 荷を [C], 半導体内のキャリア密度をN(1m²)として以下の問いに答えよ。 (1) 次の文章の空欄 ②に当てはまる数式を入れよ。 ホール効果とは,図1のような長さL(m), 断面積S〔m2]の直方体の半導体の+x 方向に電流I[A] を流し,方向に一様な磁束密度B [Wb/m2)の磁場を加えると,y 方向にd[m]へだてた半導体の側面間にも電圧 V [V] が発生する現象のことである (Vb をホール電圧と呼ぶ)。 半導体内のキャリアは,方向の電場Ex(V/m)によるカ と、原子やイオンと衝突することによって生じる抵抗力とがつりあうため、平均速

ローレンツ力の分野です。（3）の解説の説明の交流電圧の角周波数が円運動の角速度と等しくなっていれば〰︎とあるのですがなぜそうなるのかわからないです。教えて頂きたいです。よろしくお願い致します。

【3】 正の電気をもつ質量の荷電粒子を加速する ことを考える。いま、半径 R,厚さの中空で半円 形の電極 AとBを図のように距離だけ離し、平面 上に置いた。ただし、厚さと距離はいずれも半 径Rより十分小さいものとする。2つの電極には図 の真上から見た図に対して紙面を裏から表に貫く方 向に磁束密度の大きさ B の一様な磁場がかかって いる。2つの電極ではさまれた領域 (Cとする) には 磁場はないものとする。電極AとBの間には交流 電圧V(f)=Vcos.ℓ,f が加わっており,t=0のと 真上から見た図) C A B P Be Bo /装置の\ 断面 CB 8E き、電極Aが高電位とする。 また領域Cの電場は一様とみなせるとしよう。 ABU Q FK この装置によって荷電粒子が加速されるようすは次のとおりである。 時刻 f=0 に電極 Aの右端の点Pに荷電粒子を置くと電圧V によって加速され、 電極 B に入る。荷電粒 子が2つの電極間の距離を移動する時間は十分短く、その間電圧は一定とみなせるもの とする。電極 Bに入った荷電粒子はローレンツ力を受けて円運動を行い,領域Cに達す るが、電極内の移動時間は領域を通過する時間に比べて十分長い。したがって、この 間に交流電圧の位相が180°変化していれば荷電粒子は再び電圧V によって加速され、 電 極Aに入って円運動を行い、領域Cに達する。 このように電極 A, B内で円運動した荷 電粒子は領域Cを通過するたびに加速をくり返す。以上を考慮して次の問いに答えよ。 (1) 時刻 f=0 電極 A の右端の点P に置かれた初速度の荷電粒子が電極 B に入ると きの速度を求めよ。 (2) 電極 Bに入った荷電粒子が行う円運動と円運動の向き(時計回り、反時計 回り)を答えよ。 (3)(2)の荷電粒子が電極 B内を通過する時間および領域Cに到達した荷電粒子を再 Vで加速するために必要な交流電圧の角周波数」をそれぞれ求めよ。 (4)(3)の荷電粒子が領域Cを通過して電極Aに入るときの速度 #27 電極 A内での円運 動の半径 および電極A内を通過する時間をそれぞれ で表せ。 (5)ここまでの考察により, 荷電粒子は領域Cを通過するたびに電圧Vでどんどん加速 されるが,加速に伴って電極 A, B内での円運動の半径がどんどん増大してしまい 荷電粒子が到達できる速度の上限が電極の大きさに依存してしまう。そこで,荷電粒子 の円運動の半径を保ったまま加速するには磁束密度の大きさと交流電圧の位相をどのよ うに制御すればよいか、答えよ。

磁束密度 1.2T の磁界中で磁界の方向に直角に置かれた導体(長さ50cm)が、磁界と 30 の方向に5m/sの速度で運動すれば起電力。教えてほしいです。

誘導電流の向きってなぜこのようなむきになるのですか？ 逆では無いのでしょうか？

基本例題 87 コイルに生じる誘導起電力 図1のように, 巻数50回で断面積が 0.02m² の円形コイルがある。 コイルを貫 く磁束密度を変化させると, コイルに起電 力が生じる。 時刻 t =0秒から10秒の間 の、磁束密度の変化(図1の向きを正とす る) が図2で表されるとき, t=0秒から10 50 巻き →444 解説動画 B B [Wb/m²] 0.4 0.2 20 -2468 10 t[s] -0.2 -0.4| a 図1 図2 秒の間の, 点a を基準としたコイルの起電力 (bの電位) Vの変化をグラフで示せ。 ■ ファラデーの電磁誘導の法則 「V=-N20」 と ⊿=4B・S を用いる。 at」と4=4B・Sを用いる。 針 誘導起電力の向き: レンツの法則, 右ねじの法則を利用。 a, b 間に抵抗Rを接続した場合 に誘導電流の向きが b→R→a であれば, a に対してbの電位は正反対の場合は負。 答 t=0~1s. 4~6s:⊿B=0 より V=0V 0.4-0.1 =0.1×0.02=0.1V t=1~4s|V|=|-50× 4-1 v[v]↑ 0.1 誘導電流はb→R→a の向きに流れ, bの電位は正。 0 24 誘導電流は→R→bの向きに流れ, bの電位は負。 上の結果より, グラフは右の図のようになる。 t=6~10s: |V|-|-50x-0.1)=0.4x0.02-0.2V -0.2 -60 t(s) 8 10

なぜ磁場と平行な成分は無視できるのですか？

432 電流が磁場から受ける力 図のように,磁束密度 が右向きに 1.5T の一様な磁場内に, 磁場と 30°の角をなす 向きに長さ0.20mの導体棒PQを置く。 P→Qの向きに 2.0Aの電流を流すとき, 導体棒 PQ が受ける力の向きと大 例題 85 きさ F[N] を求めよ。 30° 1.5T

オが分かりません。普通にqwじゃないんでしょうか？ 答え イ qvb オvb

II 空所を埋め、 問いに答えよ。 ウ (配点 45 ) 図1のような直方体のp型半導体があり, x,y,z 方向の辺の長さをそれぞれl, whとする。 図1に示すようにp型半導体の右側面をR 面, 左側面をL面とする。 このp型半導体のx軸に 垂直な面に電源を接続し, x軸の正の向きに大きさIの電流を流す。 z 軸の正の向きに磁束密度 の大きさBの一様な磁場(磁界) をかけたときの半導体内での電気伝導について考える。p型半 導体は,構成する原子間で結合する電子が不足してできた正孔 (ホール) と呼ばれる正電荷とみ なせる荷電粒子 (電気量q)が電流の担い手 (キャリア) となり, 電流が流れると考えることが できる。このp型半導体の単位体積あたりの正孔の個数をnとする。 h L面 と エは選択肢{ }の中から適切なものを選べ。 w B 図 1 R面 電源 まず, 磁場がかかっていない状態 (B=0T) では, p型半導体内で正孔は電源による電場 (電界)を受け, 平均の速さで動き, 電流が流れる。 この電流I の大きさは ア である。 この状態で磁場をかけた。 磁場がかかった状態でも正孔は平均の速さで動くとすると,正孔は, 磁場によって大きさ イ のローレンツ力をウ {L, R}面に向かう向きに受ける。 その ため ウ面はエ{正, 負}に帯電した状態になり, L-R面間に電場が生じる。 L-R面間 の電場の大きさは,正孔にはたらくローレンツ力と電場による力がつり合った状態で決まり、こ れら2つの力がつり合うと, その後, 正孔は直進すると考えられる。 このつり合いの関係から L-R面間に生じる電場の大きさは オ と求まり, L-R面間に生じる電位差 VH は カ と表すことができる。 VH は I を用いると キ と表される。この関係を用いると, 半導体中におけるnを調べることができる。

538の(4)で、解説は理解できるんですが、私の解答のどこが間違っているのかわかりません。 ご指摘いただければ幸いです。

<思考 538. 回転する導体棒■ 半径r[m]の円形導体と,その中 心 が,磁束密度 B〔T〕の一様な磁場中に磁場と垂直に置かれ ている。OP は円形導体との接点Tで,一定の摩擦力を受 けながら回転できる。 最初, スイッチSは開いている (1) [m]の導体棒 OP のまわりで自由に回転できる長さa B W r 0 T PAAD P R OPの先端Pに一定の大きさの力を加えながら,角速度ω [rad/s]で反時計まわ りに回転させるとき, OT間に生じる誘導起電力の大きさはいくらか。 a (2) 次に, スイッチSを閉じた。 棒OP を同じ角速度 [rad/s]で回転させるには,棒 OPの先端に,棒と直角な方向にさらに力を付加する必要がある。 その理由を述べよ。 (3) 抵抗 R[Ω]で消費される電力はいくらになるか。 / (4) 新たに付加する力の大きさはいくらか。 (金沢大改)

この問題の（き、く）の部分の解決で、何故x軸方向にE/Bで移動する観測者と分かるのですか？ どなたか教えて頂けると助かります

VI. 次の文を読み、下記の設問1・2に答えよ。 解答は解答用紙の所定欄にしるせ 14 2022 年度 物理 電場や磁場の影響を受け, y 図1のように,y 軸方向正の向きに強さE の一様な電場がかかっているとする。 電気量 g (g > 0)の荷電粒子が時刻t = 0 に原点 0 から初速度 0(0) で運動を開始した。 時刻でのこの粒子の位置は (x,y)=(あ, である。 である。 ・図2のように、xy平面に垂直に、紙面の裏から表に向かって, 磁束密度B の一様な 場がかかっているとする｡ 質量 m, 電気量 g (g > 0) の荷電粒子が時刻 t = 0 に隠さ 0から初速度v = (u,0)(v>0) で運動を開始した。 この粒子が運動開始後に 初に y 軸を通過するときの時刻はt= E V y 平面上を運動する荷電粒子を考える。 0 STUSKO 図3のように, y 軸方向正の向きに強さE の一様な電場と, xy平面に垂直に紙面の から表に向かって、 磁束密度B の一様な磁場の両方がかかっているとする。 質量m, t 気量g(g> 0)の荷電粒子が時刻t = 0 に原点Oから初速度 (0,0)で運動 開始した。この粒子の x 軸方向,y 軸方向の速度をそれぞれ ux, vy, 加速度をそれぞ = Q1 Q とすると,運動方程式は 図1 X (x,y)=(0, B [O うで,そのときの座標は え) V い y 図2 B 立教大 0 図3 とな で運 で道 道を Vo 1. 2.

大阪市立大学 物理 2019 問5ですが、万有引力による位置エネルギーは考えなくてよいのですか？ また慣性力を使っているので、慣性力のした仕事なども考える必要があると思ったのですがどういうことですか？

-k) 大-理系前期 のをすべて求 00/90 P, 辺BCを あるとき,P OLD 泉 l を考える. A M , β として, こで囲まれた 大阪市立大理系前期 物理 (2科目 150分) 第 1 問 (35点) 2019年度 物理 21 図1のように、地球の中心をEとし, 球形のカプセルの中心Oが,Eを中心とした等速 円運動を行っている.ここで, カプセルの重心はOと一致している. EO間の距離はであ が中心に集まった場合と等しくなることを用いて, 以下の問いに答えよ. る。 地球の質量をM,万有引力定数をGとし, 地球がおよぼす万有引力は、地球の全質量 問1 カプセルの中心の速さ, 等速円運動の周期, および角速度を求めよ. 図2のように,EとO を結ぶ直線を軸とし,Oを原点とする.EからO に向かう向き をェ軸の正の向きとする. カプセルの中に,質量の無視できる長さ 21 の細い円筒を設置し た。ここで、円筒の端はæ= -l およびæ=lであり, 円筒の中心軸は,常に軸と一致さ せている. 質量mの小球を、円筒内のx=xo (No > 0) に静かに置いたところ,軸の正の向きに動 き始めた.ここで,小球は円筒の中を, x軸にそって, なめらかに動くことができる.小球 の質量はカプセルの質量に比べて十分小さく,また, カプセルと小球間に働く万有引力は無 視できるとして、以下の問いに答えよ. 間 2小球が位置π (20≦x≦り)にあるとき、小球に働く万有引力のェ成分を求めよ。た だし,1と考え,|a| ≪1 に対する近似式 =(1+α) = 1 - na を用 いよ. (1+a)^ 問3 円筒とともに回転する観測者からみたとき, 位置にある小球に働く力の成分F を の関数として求めよ。 ただし、 問2の結果を用いよ。 また, 解答用紙のグラフ に,Fをæの関数として描け.

△t=0での極限を取ればの意味が分かりません。教えてください。

化を妨げる向きにコイル両端間に電位差が生じる. 図 2･6に示すように, ある時間 At [s] の間に,電流IがAI 〔A〕, インダク タを貫通する磁束がA 〔Wb〕 だけ変化したとき, 素子の両端には 40 At の電圧が生じる。 4t=0 での極限をとれば dø dI dt dt V V となる. (V) (2.5) (2.6)