(シ)で直列(問題の図4)と並列(問題の図5)の時のコンデンサーに蓄えるエネルギーを比較しているのですが(シ)の解説で0＜ω^2LC＜2の時とあるのですがどうしてこの範囲になるのか分かりません。 ω^2LCが2より大きい値を取った時は考えないのでしょうか？ 出典:難問題の... 続きを読む

Chapter 1 電磁気 Section 4 交流と荷電粒子の運動 192 例題 35 交流回路② 以下の空欄(ア)~(シ)にあてはまる式または語句を解答用紙の該当す る欄に記入せよ。 また, 空欄(a), (b)にあてはまる答えを図3から選び、 その番号を解答用紙の該当する欄に記入せよ。 る。したがって、同じ電圧振幅 V を発生する交流電源に接続するとき, コンデンサーが蓄えるエネルギーの最大値は直列接続の場合( [J] であり, 並列接続の場合(ク) 〔J〕 である。 また, コイルが蓄え るエネルギーの最大値は、 直列接続の場合は) [J] であり,並列 接続の場合は) [J] である。 並列接続の場合, コンデンサーが蓄 えるエネルギーの最大値とコイルが蓄えるエネルギーの最大値が等 しくなるのはω=)〔rad/s〕のときである。 コンデンサーから放射される電磁波の強さは, コンデンサーが蓄積 するエネルギーに比例するとしよう。 交流電圧源の電圧振幅 Vo を一 として、交流電圧の角振動数を変えて電磁波の放射エネルギーを大 きくしようとするとき, コイルとコンデンサーの直列接続と並列接続 とを比較するとシン) 接続のほうがより強く電磁波を放射すると考 えられる。 図1に示すように, 電気容量がC〔F〕] のコンデンサーを角振動数ω [ rad/s ] の交流電圧を発生する電圧源に接続する。 回路には時間を [s] として,図2に示すようなIo cos wt 〔A〕 の交流電流が図1の矢印の 向きを正として流れる。 t=0s でコンデンサーの電圧は0Vで,コンテ ンサーの蓄える電荷はOCであった。 交流電流が流れることによって 時刻に図1のコンデンサー上側の極板が蓄える電荷は) [C]で あり、コンデンサー両端の電圧は() [V] である。この交流電圧 はコンデンサーの極板間に,時間的に変動する電界を作る。 変動する電界付近には, 変動する磁界が発生する。 図2の0<t< / 200の間では,コンデンサーの極板間の電界の向きは図3の(a) の向きである。この向きの電界の時間変化率は0<t < π/20 の間で正 であり、この間に変動する電界は、コンデンサーの上側極板に流れ込 む電流が,そのままコンデンサーの極板間を流れるものと考えた場合 に発生する磁界と,同じ向きに磁界を発生する。 したがって,0<t <π/20の間にコンデンサー周囲に発生する磁界は図3(b)の向 きである。 この磁界の周りには、変動する電界がさらに発生する。 こ うして、コンデンサーの周りには、次々と変動する磁界と電界が発生 し、周りの空間に伝えられる。 これが電磁波である。 光の速さをc[m/ s] とすると,このコンデンサーから放射された電磁波の波長は(ウ) [m〕 と計算される。 コンデンサーから電磁波を発生させるとき, コンデンサーとコイル を接続した回路がよく用いられる。 電気容量C [F] のコンデンサーと 自己インダクタンスL [H] のコイルを,図4のように直列接続する場 合と,図5のように並列接続する場合を比較しよう。図4の直列回路 I cos at 〔A〕 の交流電流が流れるとき, 電圧源が発生する電圧の振 幅は国〔V〕である。 一方, 図5の並列回路のコイルとコンデンサー Vosin at 〔V〕 の電圧を加える場合には, コンデンサーに流れる電流 の振幅は(オ) [A], コイルに流れる電流の振幅はカ) [A] であ 図 1 考え方の キホン 電流 415 図4 電流 [A] Io 0 -10 2ω ② 3 w2w 図2 図5 2x 時間 t(s) コンデンサー -0 電流 図3 (同志社大) 交流で電圧や電流を求める場合、 普通は,振幅(最大値) と位相を 別々に処理すればよい。 振幅はオームの法則から求め、位相はπ/2 だけ進むとか遅れるとかを判断し, cot+π/2とかwt-π/2とかとすればよい。ただ この問題では、設問の順序からみて、 微分や積分を用いて解答するのが、出題者 の意図であろう。 1-4 交流と荷電粒子の運動 電磁気 193

この問題で分からない事が2つあって、 1つ目が、(2)で「内部の電荷は+Qだから」と書いてあるのですが、なぜ電荷の符号が+だと分かるのでしょうか？ それと、(4)で接地した時の電位が、a＜r＜2aの時、半径2aの球面の電位が0なのでそこを基準として、 電場Eをrから2aの... 続きを読む

例題 3 電場と電位 ③ 真空中の半径αの金属球AにQの電荷が蓄えられている。 (1) 電荷はどのように分布しているか。 (2) 電位Vと電場 (電界)の強さEとを中心からの距離rの関数として 表す式を書き、そのおおよそのグラフを描け。 (3) 半径20の薄い金属球面Bをこの球と同心にしてかぶせたとする。 このときのVとEの式を書き, そのグラフを描け｡ (4) (3)においてB面を接地したときのVとEの式を書き、そのグラフ を描け。なお(2),(3), (4)のグラフにおいて, V を実線, E を点線 で表し区別せよ。 〔明治大〕 考え方の キホン 1+ til 球面上に電荷が一様に分布している場合、その球の中心に全電荷が 集中しているとみなして電場 (電界)を計算してもよいが 定理に慣れるため

物理の電磁気に関する問題です 出典:大阪大学（理系）2019 2枚目の写真にある問4について、解説では極板Dを移動しても電気量は変わらないため電荷の保存則を用いていますが、 ①「電気量が変わらないのはスイッチ1を切ったから」と言う解釈で良いのでしょうか？ ②解説にある等... 続きを読む

22 2019年度 物理 〔2〕 以下のような,二種類の回路で起こる現象について考えよう。 お I.図1に示すように, 3枚の平行極板 A, B, D が置かれている。極板Aと極 板Bの位置は固定されており,極板Dは摩擦なく, 平行を保ったまま極板に NATURE 垂直な方向に動く。極板D は, スイッチ S を介して電圧 V の直流電源,ス イッチ S2 を介して自己インダクタンス L のコイルとつながっている。 3100 最初に極板 D は極板 A-Bの中間に置かれており,極板D-Aと極板D-Bの 間隔はともにdで極板間は真空になっている。このとき極板 D-A,極板 D-B からなるコンデンサーの静電容量は両方ともにCであった。スイッチ SL とスイッチ S2 はともに開いていて,どの極板にも電荷は蓄積していないもの とする。極板 D の変位をx(x <d), 最初の位置をx=0とし、極板Bか ら極板Aへの向きをxの正の向きとする。極板の面積Sは十分広く, 極板 きとする。他の面積は十万 16 の厚みはd に比べて十分薄いものとする。 極板の端の影響は無視できる。ま た導線及びコイルの抵抗は十分小さく, 無視できるとする。 61923 idid: *** Č6 +6 Aとせよ。 33817343 AJAN B D L X 4 #5820 ASHXU 05-0400 (3₂/Stot 図 1 FV (1) 02 (>) m ようこ出店 narosa # (3)

(4)を教えてください。ちなみに答えはN=0になります。 答え (1)mg (2)②N1ｰmg ③m(a+g) (3)④下 ⑤N2+mg ⑥m(b−a) となります。

カ学 目標点 制限時間 8 力と運動(1) ~運動方程式~ 14 14 点 10分 出典大学)九州産業大学 工学部ほか 解答編>P21 図のように,箱Pの中に質量 m [kg]の物体Qが置かれている。 重力加速度の大きさをg [m/s] として、次の文の 口の中に文字または数式を入れなさい。 (1)箱Pが静止しているとき, 物体Qが箱Pから受ける 垂直抗力の大きさは上向きに (2)箱Pが加速度a[m/s°]で上昇するとき, 物体Qは箱 Pの下面から,上向きにN.[N]の大きさの垂直抗力 を受け,箱とともに加速度a [m/s']で上昇する このときの物体Qの運動方程式は P ][N]である。 ma= 2 Q となり,これより、 N=[3 (3)箱Pが重力加速度の大きさより大きい加速度6[m/s']で下降するとき, 物体Qは箱の 下面から離れ、上面に接触して箱とともに加速度6[m/s]で下降する このとき,物体Qは箱の上面から ので、物体Qの運動方程式は mb=[6]となる。 [N] となる。 向きにN.[N] の大きさの垂直抗力を受ける したがって、 N2=6 [N] となる。 (4)箱Pが自由落下するとき, 物体Qが箱Pから受ける垂直抗力の大きさは である。 14

定期テストで、この物理の問題が出題されました。 解説はありませんでした テスト中はほぼ分かりませんでした 解き直しで、途中まで、手探りでやって見ました 見てろらえるとありがたいです

図のように,下端を床に固定したばね定数kの軽いばねの上 端に質量mの薄い板がとりつけられている。鉛直上向きにy軸 *をとり,板のつり合いの位置を原点とする。時刻0で, 質量m の小球が板の真上y=hから, 初速度dで自由落下を始める。同 時に,つり合いの位置y=0にある板に鉛直下方向の初速度を与 え,周期Tの単振動を開始させる。その後の運動の間, 板は水 小球 h stor Yey 平を保ち,床と接触することはないとする。 時刻-Tのときに 0+ 小球と板が初めて弾性衝突する(1回目の衝突)。重力加速度の大 きさをgとする。 床 板に衝突直前の小球の速さを求めなさい。 2ッh 問2~小球衝突直後の板の速さを求めなさい。 問3衝突後、板は新たな単振動を始めるが, 振動の周期は変わらない。その周期を求めな さ し+年M =Mu い。 一問4新たな単振動の振幅を求めなさい。 問5 時刻Tに2回目の衝突が起きる。 時刻0 で板に与えた初速度の大きさをg, hを用い て求めなさい。 mレ =限t 問6 1回目の衝突後に小球の上がる高さを求めなさい。 んみ吸=K 次に、粘性の強い小球で実験を行った。 板の真上 y=hから, つり合いの位置に静止する板へ質量 mの小球を初速度 0 で自由落下 させた。小球と板は一体となって単振動を開始した。 問7 小球と板の最も下がる位置yを求めなさい。 00 令和3年度1学期期末試験 3年.doc 2/4

高校物理の電磁誘導の問題です。プリントなので出典はわかりません。(1)からできればお願いします。

2. 下図の aa', bb' は水平な床に固定された間隔1の導体レールであり, 抵抗 R で繋がっている。また, PQは質量 m の導体棒で,2本のレールと直角を保ちながらなめらかに動くことができる。 空間には鉛直上向きに磁東密度の 大きさがBの一様で一定な磁場がかかっている。 PQの位置はレールに平行にとったェ軸の座標ェで表し, その 速度はuと表す。 さらに, 導体棒の電流はPからQの向きを正の向きとしてIとする.導体棒にはたらく空気抵 抗と摩擦力,導体棒の電気抵抗, および回路の自己インダクタンスは無視して以下の問いに答えよ。 B R (1) Iをuで表せ。 Av (2) 速度がvの瞬間から微小時間 At が経過し, 速度がv+Auに変化したとする。 その間の加速度 をvを At 用いて表せ。 (3) 速度がvの瞬間から微小時間At 経つ間の棒の変位を Az とする。 Axを Au で表せ, At は用いないこと。 (4) エ= zo において静止していた導体棒に, 時刻t=0において= Uo を与えると, 導体棒は座標ェ=zyで静 止した。エyを求めよ, また, 棒が動き出してから静止するまでの間に抵抗で生じる全ジュール熱E」を求めよ。