Question

奈那

（4）なんですけど磁場から受ける力は常に左向きって書いてるんですけどそれがなんで左向きか自分で調べたりしたんですけどわからなくてわかりやすく教えて欲しいです😭

6.電磁
e
d
この外
161
磁場を横切る正方形コイル[
難易度
に向かう磁束密度B の一様な磁場がある。 この
磁場中で, 1辺の長さα (<L), 抵抗値R の正
図のように, 0≦x≦Lの領域に紙面裏から表
方形の一重コイルを, + x方向に一定の速度で
で移動させる。 このコイルの各辺は, x軸または
軸に平行に保たれている。 コイルの右端が
x=0からx=L+αの点に達するまでの範囲
a
について,次の(1)~(4)で与える物理量はどのようち
な変化を示すか, グラフをかいて答えよ。 ただし
いずれのグラフも, 横軸にはコイルの右端の位置
をとるものとする。 また, (5) の問いに答えよ。
B
L
(1) コイルを貫く磁束の変化をグラフにかけ。ただし、紙面裏から表に向かう
向きの磁束を正とする。
(2) コイルに流れる電流Iの変化をグラフにかけ。ただし,図においてコイルを反
時計回りに流れる電流を正とする。考
(3) コイルで消費される電力Pの変化をグラフにかけ
雲る壮な
④4 コイルを一定速度で移動させるために必要な力Fの変化をグラフにかけ。た
+x方向の力を正とする。 コイルに答えられるエネルギー できる
(5)上で考えた範囲でコイルが磁場内を通過する間に力Fがする仕事を求めよ。
5

346
第4章
電磁気
(4) コイルに電流が流れているとき、 コイ
ルの縦の辺(pq またはrs) が磁場から受
ける力は常に左向きでその大きさは
f=a|1|B=
a²vB2
R
①rexBを使おう。
である。 したがって, コイルを一定速度
で移動させるために必要な外力Fは,右
向きで大きさはfと同じである。 した
がって, グラフは下のようになる。
OB
F
avB²
R
I
01
Da
L L+a
40
(5) Fがする仕事は, (4) でかいたFのグラ
フとx軸の間の面積で表されるので
TVO
外力F外力F
I
I
a
L
L+a
エネルギーと仕事の関係より、外力
Fがする仕事は,抵抗で消費される
電力量 W(ジュール熱) と等しいと
して, Wを求めてもよい。
コイルに電流が流れている時間は
a²vB²
2a3vB²
-x2a=-
R
答
2a
R
t=
ひ
だから
トロ
222
av²B² 2a
W=Pt=
2a³vB²
W=
40
R
コイルが磁場通過するとき
外力必要→タイミング2回
コイル入出