Question

高速バス

この問題で誘導起電力が解答解説にある通りになる理由が分からなので解説をどなたかお願いします🙇‍♂️

178 2023年度 物理
[II] つぎの文の
法政大 2/14
法政大 - 2/14
2023年度 物理 179
に入れるべき数値を解答欄に記入せよ。
抵抗1の電圧降下V の実効値は.
(g) 度となる。
(f)
Vとなり, Vac と Vの位相差は
コイル1
コイル2
電池を使ってスマートフォンを充電する場合など, 電圧を上げる昇圧が必要と
なる。 コイルを用いた昇圧の原理を、 図2-1を用いて考えてみよう。 ただし、
コイル1とコイル2. コイル3とコイル4はじゅうぶん長い鉄心に密に同じ向き
に巻かれ、2つのコイルを貫く磁束は等しいものとする。 また, 電池1の起電力
を1V, コイル 1. コイル2の自己インダクタンスを1mH, コイル1とコイル
2の相互インダクタンスを1mH 抵抗1の抵抗値を100Ω とする。 最初は全て
のスイッチを開き, コイルに流れている電流は0とする。
S1
S6
S3
S2
S5
(i) 図2-1の回路において, 抵抗1に電池よりも高い電圧を加えるため、つぎ
のようにスイッチを操作する。 まずスイッチS1およびS2を閉じコイル1に
電流を流す。 S1 S2を閉じてから1ms後にコイル1を流れる電流は
(a) Aとなる。 S1 S2を閉じてから1ms後にS2を開き同時にS3を
閉じる。 このとき, 抵抗1の両端の電位差は (b) Vとなり 電池の起電
力よりも高くなる。 じゅうぶん時間が経つと, 抵抗1の両端の電位差は
(c) Vとなり低下する。
(ii) このため,いったんS3 を開き, (i)と同様にS1とS2を閉じたのち, S2を
開き同時にS3を閉じる。 これを繰り返すことで抵抗に加わる電圧を電池の起
電力よりも高くすることができる。
(ii) いったん全てのスイッチを開き, S4を閉じることでコイル1およびコイル
2 を直列に接続する。 このときのコイル 1. コイル2の電流は0とする。 この
直列接続されたコイルの自己インダクタンスは (d) mHである。 この状
態でS1, S5を閉じる。つづいて1ms後にS5を開き同時に S6を閉じる。
このとき 抵抗1の両端の電位差は (e) Vとなる。
電池1
S7
図2-1
コイル3
コイル4
抵抗 1
V.
交流電源1
~ Vac
交流電圧であれば変圧器 (トランス) を用いて容易に電圧を昇圧することがで
きる。
抵抗 1
(iv) 図2-2において, S7を閉じる。 ここで, コイル 3, コイル4の自己イン
ダクタンスをそれぞれ1mH, 100mH コイル3とコイル4の相互インダクタ
ンスを10mH 交流電源1の電圧Vac の実効値を1Vとする。 このとき,
図2-2

2402023年度 物理 <解答>
AI
= (L1+L2+2M)
At
よって、 求める自己インダクタンスは
L1+L2+2M=1+1+2×1=4[mH]
法政大 - 2/14
法政大 2/14
(e) S1, S5 を閉じてから1ms後にコイル1を流れる電流を I 〔A〕 とす
る。 直列接続されたコイルの自己誘導による起電力の大きさは
I2-0
1=4×10-3x-
2=0.25〔A〕
1×10 -3 -0
コイルには電流を一定に保とうとする性質がある。 S5 を開き同時にS6を
閉じたとき, 抵抗1の両端の電位差を V2 〔V〕 とすると, オームの法則よ
り
V2=100×0.25=25〔V〕
(注)問題の図中の黒丸は, 接続点を表す。 S5の上に導線が十字に交差
しているところがあるが, 黒丸がないので,つながっていない。
〔A〕
(f) (g) 時間 ⊿t [ms] の間にコイル 3. コイル4に流れる電流が
〔A〕 だけ変化するとき (右向きの電流を正とする), それ
ぞれのコイルに発生する誘導起電力は
AI3
Vac =1x10 x + 10 x 10 -3 x
At
AIA
At
V=-100×10-3 x
AIA
At
AIs
--10x10 x
At
V,=-10xVae
このとき,抵抗1の電圧降下 V, の実効値は, 10×1=10[V] となり,
Vac と V, の位相差は180度となる。
pV=nRT...・・・①
2p.3V=nBR-2T
NB=3nA
(2) 単原子分子理想気体の内部エネルギーは
3
U-ART
Un-R-27-3-R-27=6U,
2023年度 物理 <解答> 241
(3) コック D, を開く前後で, 容器A内と容器B内の気体の内部エネルギ
ーの和は保存される。
3
U+UB=1/22 (n+nB) RT2
21/HART×(1+6)=2/2{n^×(1+3)}・RT,
7T=4T2
7
T2=
(4)容器Cの内部は真空であるため, コック D2 を開く前後で, 容器内の
気体の内部エネルギーの和,物質量の和は保存される。 よって,気体の温
度は変化しない (T=T2)。
(5)容器内全体について理想気体の状態方程式を立てると
ps (V+3V+6V) = (n+ns) RT3
7
P3 10V 4A R
ANNRT
D3V=-
-17/HART
III
[査
解答 (1)3倍(2)6倍(3) 27倍
倍 (4)1倍 (5)
5倍(6)/1/2倍
7
式① ②より p3=10
(7)DV
<解説>
≪内部エネルギーの保存≫
(1) 気体定数をR とする。 容器 A内と容器B内について理想気体の状態
方程式を立てると
(6) コック D2 を閉じる前, 各容器内の気体の物質量は, それぞれの体積
に比例する。 容器 A+B, C内の気体の物質量はそれぞれ
8
==NA
V+3V
ANAX
V+3V + 6V 5'
ANAX
6V
V+3V+6V 5
12
=
NA

物理 高校物理

Answer 1

✨ ベストアンサー ✨

abc

2つの閉回路に対してキルヒホッフの第2法則を使うとその2つの式が出てきます。
写真に書き込んだので参考にしてください(コイル3,4の自己インダクタンスをL3, L4、相互インダクタンスをMとしています)。

高速バス

よくわかりました！ありがとうございます😊