✨ ベストアンサー ✨
名門の森という問題集だと思うのですが、同じ問題集の中で電流と磁場編の問題34の（1）の解説を読んでいただくと「2つの電流に注目する時、同方向に流れる電流は引力、逆方向の電流は反発力」という結果を問題を通して導けると思うので是非そちらをやってみてはいかがでしょうか。
物理
高校生
解決済み
5の解説に〜を引いている部分についてよくわからないので，教えて欲しいです｡
43 電磁誘導
43 電磁誘導
137
図1のように、絶縁被覆した銅線を一様に巻いた長さ21のソレノイ
ドコイルがある。 両端AとCとの間に直流電圧Vを加えたら電流)
が流れ,コイルの中心P点に強さ H の磁場が生じた。 コイル以外の
導線の抵抗は無視する。
Ⅰ 次の場合,電源から流れる電流はIの何倍になるか。 また, P点
の磁場の強さはHの何倍になるか。
(1) 電圧 V の電源の正の端子をBに接続し, 負の端子をAとCに
接続する。
(2) B点を中心としてこのコイルを2倍の長さ(41)になるまで一様
に引き伸ばして固定し,両端AとCとの間に電圧 Vo を加える。
(3) コイルを元の長さ(27)に戻し,電圧Vの電源の正の端子をA
に接続し,負の端子をBとCに接続する。
磁場の強さけ。
I 図2のように,固定したコイルの左端と中央とに,それぞれ銅の
リングR1, R2 がつるされている。 スイッチSを閉じたとき,
(4)電流が定常的になるまでの間に,R1 と R2 には電流が流れるか。
流れるとすれば,その向きはコイルに流れる電流と同じ向きか,
逆向きか。
(5)Sを閉じた直後, R1 と R2 は動きだすかどうか。 動きだすとすれ
ば,その向きは左右どちら向きか。 ただし, R1, R2 間の相互作用
は無視してよい。
R₁
R. T
A
Vo
S
C
B
図 1
evel (1),(2)(3)★★ (4)(5)★
図2
(東京大)
138
電磁気
Point & Hint ソレノイドの内部にできる磁場Hは, ソレノイドの単位長
さあたりの巻数をn, 流れる電流をIとして
H = nI [A/m]
(3) ソレノイドの端の位置での磁場についての知識があるわけではない。そこ
で、工夫が必要。 もし、右半分にも電流が流れてい
れば･･･Pはコイルの内部となり, 磁場は決まる。 そ
れは左半分のコイルと右半分のコイルがそれぞれ
つくった磁場の合成と見ることもできる。
(4) 相互誘導が起こる。
(5)平行電流の知識 (p112) を生かすとよい。
LECTURE
(1) 図aがもとのケースで, AC間の抵抗を
Rとして, Vo = RI 図bが問題のケース
で, AB間とBC間に電圧 V がかかってい
R
る。AB間とBC間の抵抗はそれぞれだ
から, 電流は2I となる。 これらが合流して
電源を通るから,電流は4I で 4倍
磁力線
電流
3<
端の磁場は
内部より弱い |
R
A
C
Io
Vo
図 a
A
R/2
B
R/2
C
左半分ABと右半分BCのコイルは図c
のように逆向きで同じ強さの磁場Hをつ
くるから,Pの磁場は0となって 0倍
210
210
Vo
41%
(2) 抵抗値Rに変わりはないから,図a と同
じで,電流はやはりI。が流れ 1倍。一方,全
体の長さが2倍になったため,単位長さあたりの
巻数は 1/2倍になる。よって、磁場は 1/2倍
H
(3) BC間には電圧がかからないから電流は
00009
図 b
H
B
図c
流れない。 AB間の抵抗値は
R
2
で, Voがか
かるから, 流れる電流は2I となる。
コイルABの内部の磁場は,単位長さあ
2倍
A
R/2
B
電流 0
20
たりの巻数は図aと同じで, 電流が2I だ
から2H となっている。もし, BC間にも
Vo
43 電磁誘導
139
2 の電流を同じ向きに流すと,P
点はコイルの内部の点となり,磁
場は2Hとなる。 求めたい左半分
AB による磁場をHP とすると,
対称性より右半分 BC が点P に
つくる磁場もHp となるはず。 そ
こで
Hp+ Hp = 2H
A
B
B
C
P
HP
210
210
Vo
3-
右は仮想図。 2つを合体する
と,Pは内部の点になる。
∴. Hp = Ho よって 1倍
結局,コイルの軸上で端の位置の磁場は内部の半分となっている。
(A)
(4)Sを入れると,コイルの自己誘導のため,電
流は0から増していく(やがて I = Vo/R に
落ち着く)。 R1, R2ともに右向きの磁束が増
すからそれを妨げる向きの誘導起電力を生じ, R
コイルとは逆向きの電流が流れる。
R2
誘導電流
B増加
(5)」を流れる電流とコイルを流れる電流は平
行で逆向きに流れるから反発力を生じる。つま
りは左へ動きだす。 一方, R2 はコイルの中
央にあり,両側から反発力を受け,合力は0と
なるため, R2 は動かない。
P
P'
R₁
R2
i'
Q
Q'
電磁力をくわしく調べてもよい。 まず, R1 上で
180° 正反対の微小部分P, Qに注目すると、 図のよ
うに電磁力を受ける。 上下方向はキャンセルする
が左向きが合力として残る。 それは R1 全体につい
ても同じことである。 次に, R2 の位置では事実上磁
揚は 0 である。 もしあるとしてもソレノイドに平
な磁場H', P', Qで働く力はキャンセルして
しまう。
P H'
i
H
→ P'
H
Q
H'
f'
R2
ソレノイドコイルは電磁石であり、 R1, R2も1つ
の磁石とみることもできる。 N極とS極の配列は右
このようになっていて、 この図からもR1は左へ動き,
R2は動かないことが分かる。
N
SSN
L
Z
回答
回答
Sを閉じるとコイルに電流が流れ磁束が生じる
その磁束はリングを貫通するのでリングには生じた磁束を打ち消す方向に電流が流れる
リングに流れた電流は別の磁束を生じさせ、コイルの磁束と反発する力が生じてリングが動く
なるほど…，ありがとうございました！
疑問は解決しましたか？
この質問を見ている人は
こちらの質問も見ています😉
ありがとうございます！やってみます！！