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物理 高校生

名問の森の質問です! ?のところのV1とV2の向きがなぜそうなるか分からないので教えて下さい!

122 電磁気 38 電磁誘導 十分に長い直線導線Lがy軸上 にあり, 1辺の長さ2aの正方形コ イル ABCD が 辺ABをx軸上に, 辺BC を軸に平行にして置かれて いる。 コイルの電気抵抗は R で, コ イルの位置は辺ABの中点Mの座 標xで表す。 装置は真空中に置かれ, 真空の透磁率 μlo とする。 コイルの 自己誘導は無視する。 Foll 導線L に+yの向きに一定電流Iを流し,コイルを一定の速さ で,xy平面上,x軸に沿って導線から遠ざける。コイルがx(a)の 位置を通過するときについて, (1) L による,点A,B での磁場の強さ H1, H2 をそれぞれ求めよ。 (2) コイル全体での誘導起電力の向き (時計回りか反時計回りか)と大 きさVを次の2つの方法で求めよ。 Level (1)★★ (2) (a)★ (b)★ (3)★ Point & Hint 電磁誘導は一般にはファラデーの電磁誘導 の法則に従っている 0 (2) (b) 微小時間⊿tの間の磁束の変化⊿のを調 べる。 といっても, コイルを貫く磁束のはコイ ル内の磁場が一様ではないので(積分しない限 り) 計算できない。 そこで, 変化した部分だけ に目を向ける。 近似の見方も必要。 L D A -2a- M C B (a) 1つ1つの辺に生じる誘導起電力を調べる。 (b) コイルを貫く磁束の変化を調べる。 (3) x=2aのとき, コイルに加えている外力の向きと大きさを求め よ。 (九州大+お茶の水女子大) -V Base 電磁誘導の法則 磁束① = BS V=-N40 4t 一面積S N巻きコイル ※マイナスは磁束の変化を 妨げる向きに誘導起電力 が生じることを表す。 LECTURE (1) A,Bでの磁場は ? I H₁ = 2π (x− a) 2π (x+a) (2a) 直線電流Ⅰのつくる磁場は紙面の裏へ の向きとなり、磁力線を切って進む AD と BCで誘導起電力 V1, V2が図の向きに発生 している。公式V=vBlより V₁ = vμoH₁.2a V2= vμoH22a 2つの起電力が逆向きとなっていることと, H>Hより全体の起電 力は時計回りで (b)微小時間tの間にコイルはx=v4t だ け動き,右の赤色部分で磁束を402 増やし、 灰色部分で4の減らす。 そこで,磁束の変化 40は H2= 40= 40₂ 40₁ =μoH22a4xμoHi・2a4x 2μo lav π (x²-a²) At 符号マイナスは磁束の減少を表している (H) > H2 より定性的にも明らか)。 よっ て, 誘導起電力の向きは、父の向きの磁場 を生じるようにコイルに電流を流す向きで あり、時計回りと決まる。 40=2μoIav V = π (x² - a²) 4t V=V1-V2=2μova (H1-H2)= 2μo Iav π (x²-a²) (3) x=2a より V= 2μo Iv であり、誘導電流 3π えは時計回りに流れ, オームの法則より i = R 38 電磁誘導 2μo Iv 3πR V₁ H₁ v A -x+a H₁ 4x F D 123 H 2 V i V2 A ⊿xは微小なので ③ 磁場はHやHで 一定としてよい。 B H2 4x C i F2 B Iとの向きから, ③ F は引力, F2は反 発力と決めてもよい。

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物理 高校生

物理基礎 仕事率です 問40の解き方を教えてほしいです、、

・ある。 ineです。 21 20 25 10 15 D 仕事率 同じ仕事をしても,短時間にできることもあれば、長時間かかることもある。 仕事の 能率は,単位時間あたりにする仕事で表される。これを, 仕事率という。時間 ([s]の間 に W [J]の仕事をするとき,仕事率Pは,次式で表される。 power 仕事率 W P=- t ...(61) 式の意味・・・仕事率は,単位時間あたりにする仕事である。 仕事率 [W]= FAx 4t 仕事〔J〕 時間 [s] -=Fv ② 仕事率の単位には, ワット (記号 W) が用いられる。 1W は、1秒間に1Jの仕事をす るときの仕事率であり, 1W = 1J/s である。 仕事率をぽけっとラボ ⑧で測定しよう。 watt 速さと仕事率 一直線上で,物体が一定の大きさ F〔N〕の力を受けて,力の向きに移動しているとする。 微小な時間⊿t [s] の間に,物体が移動した距離を 4x[m〕 とすると, その間に力がした仕事は, Fax [J] である。 また, その間の物体の速さv[m/s] は, となる (図4)。 したがって, この力がした 仕事の仕事率 P〔W〕は,次式で表される。 ・・・(62) 速さひ 粗い面 Check 物理における仕事の特徴を簡潔に説明せよ。 時間 仕事 W ぽけっとラボ 8 仕事率の測定 荷物をもって, 校舎の階段を上がる時間を測定する。 荷物の質量 と上がった高さを調べ、荷物をもつ力がした仕事, および仕事率を求 めよう。 時間 4t iF ■移動距離 4.xl 図84 一定の速さの運動と仕事率 v 40 質量 20kgの物体を, 5.0m 高い位置まで一定の速さで引き上げるのに, 10秒かかった。 引き 上げる力がした仕事の仕事率は何W か。 ただし,重力加速度の大きさを9.8m/s²とする。 ② 仕事の原理、仕事率とはどのようなものか。 それぞれ簡潔に説明せよ。 第Ⅰ章…運動とエネルギー ② ワット(記号 W)は、電力 (p.211) の単位としても用いられる。なお,仕事率の単位として,馬一頭が行うことのできる ことがある 1馬力は, およそ740Wである。 この単位は,自動車エンジンなどの が多い

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