Question

まんまる

この問題って反時計回りに回ると上向きの磁場が増えるので、下向きの磁場を作り出そうとしないのですか？

用いて表せ。
た。
位置エネルギー E, を、それぞれ計算し、両者が等しくなることを示せ。 [21 新潟大]
しているジュール熱P, と, コイルが単位時間当たりに失
130. 〈回転する導体棒に生じる誘導起電力〉
次の文中の空欄 ア~オに当てはまる式を書け。 また, 空欄 ac には当ては
まる向きを図1の①~⑥の矢印の中から選べ。 図2には適切なグラフの概形をかけ。
図1のように、 鉛直上向きの磁束密度の大きさ B[T〕
の一様な磁場中に, 導線でできた点を中心とする半径
am〕 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αの細い導体棒の一端Pがのせられ,導体
棒の他端は,点の位置で,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
が常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
の間の摩擦はないものとする。 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 [Ω] の抵抗Rとスイ
ッチSを接続している。
BL
0
⑥
円形のコイル
電場の強さ
回転軸
B
抵抗 R
図 1
スイッチS
(N/C)
0
a
点 0からの距離(m)
図2
スイッチSを開いて,導体棒を点を中心として鉛直
上方から見て反時計回りに,一定の角速度 rad/s] で
回転させる。このとき導体棒OPの中点Qに位置する
導体棒中の電気量 -e [C] の電子が磁場から受ける力の
大きさは ア 〔N〕 で,その向きは図1の矢印
の向きである。この力は,導体棒中に生じる電場から電子が受ける力とつりあう。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0からの距離をとり,縦軸を適切に定めてかけ。
a
次に,スイッチSを閉じて, 導体棒を点を中心として鉛直上方から見て反時計回りに、
一定の角速度で回転させる。 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 〔V〕 で, 導体棒を流れる電流の向きは図1の矢印b の向
きである。このとき, 抵抗Rで消費される電力はウ 〔W〕 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 エ [N] で、図1の矢印
[
[c の向きである。 磁場から受けるこの力のすべてが導体棒の中点Qにはたらくと考え
ると,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オ 〔W〕 である。
C
〔15 同志社大〕
(図)

Answer 1

Skeddie Mercury

どうでしょうか？