写真の赤線部では交流回路でのコイル、コンデンサーはそれぞれ (電圧の実効値)=(リアクタンス)×(電流の実効値)という式が成り立つと書かれていますが、この電流電圧の実効値は抵抗を流れる電流と同じ(最大電圧(流)の1/√2倍した)数値ですか？最大電圧(流)を1/√2倍したもの... 続きを読む

■コンデンサーのリアクタンス 式(27)より、Io=ωCV であるからwC=- 1 とおいて Vo=X。 と表 Xc すと、電流の最大値 Ⅰ と電圧の最大値 V。 との間には, オームの法則と類 似の関係が成り立っており, Xc は電気抵抗に相当する物理量となってい -p.250 ることがわかる。 このXc をコンデンサーのリアクタンス (容量リアクタ ンス)といい, 単位には電気抵抗と同じオーム (記号 Ω) を用いる。 コンデンサーのリアクタンス 1 (28) XcwC 式(24)より、Io= Xc [Ω] コンデンサーのリアクタンス w [rad/s] 角周波数 C〔F〕 電気容量 コンデンサーでは, 角周波数 ωや電気容量Cが大きいほどリアクタンス 小さくなり, 電流は流れやすくなる。 また, 電圧の実効値 Ve と電流の 効値との間にも同様に,Ve=Xce という関係が成り立つ。 コイルのリアクタンス Vo であるから,wL=Xとおいて Vo=X。 と表す WL と、電流の最大値と電圧の最大値 V。 との間には,オームの法則と類似 の関係が成り立っており, XL は電気抵抗に相当する物理量となっている reactance ことがわかる。 このXL をコイルのリアクタンス (誘導リアクタンス)と いい, 単位には電気抵抗と同じオーム (記号 Ω) を用いる。 コイルのリアクタンス XL=wL (25) XL,[Ω] FELL FAC コイルのリアクタンス w [rad/s] 角周波数 hata To 4 10 L [H] 自己インダクタンス スが大きくなり, 電流は流れにくくなる。 また, 電圧の実効値 V と電 実効値との間にも同様に, Ve = Xile という関係が成り立つ。 コイルでは, 角周波数や自己インダクタンスLが大きいほどリアクタ

3番です ①の式を使ったら単に弾丸が真っ直ぐ水平方向にL移動するのにかかる時間が出るだけじゃないのですか？

を用いて表せ。 「力。 瀬力 [19 国士舘大] 34,35,36,37 ◆43 自由落下と斜方投射■ 図のように, 原点O からx軸方向にだけ離れた点Bの真上で, 高さん の点をAとする。 時刻 t=0 に点Aから小さな物体 を自由落下させると同時に, 点Oから初速で弾丸 を水平と角をなす方向に発射した。 重力加速度の 大きさをgとして, 以下の問いに答えよ。 Oc (1) 点Oから初速 v, 水平と角0 をなす方向に発射 された弾丸がx=l に到達したときのy座標ys を求めよ。 け! (2) 弾丸が物体に必ず命中するためには, 0, 1, んの間にどんな関係があればよいか。 (3) 弾丸が物体に命中するまでの時間 to を, v, l, hを用いて表せ。 (4) OB が地面の場合, 物体が点Bに落下するまでに弾丸が必ず命中するためには,”は どのような条件を満たさなければならないか。 h, l, g を用いて表せ。 V 0 A B x 物

(3)で何故tanθ=ma/mg としていいのですか？？

基本例題32 電車の中の単振り子 基本問題 225,227 長さの糸の一端に質量mのおもりをつけて,これを電車の天井につるして単振り子 とする。重力加速度の大きさをgとして,次の各問に答えよ。 20 RIC (1) 電車が水平方向に等速度で走行している状態で, おもりを電車に対して静止させ AUNTOU たとき, 糸はどの方向になるか。 (2)(1)の状態で,単振り子を小さく振らせたときの周期はいくらか。コも向や自分 (3)次に、図のように, 電車が水平方向に大きさαの 一定の加速度で走行しているとする。 おもりが単振 動の中心にあるときの,糸と鉛直方向とのなす角を 0 とすると, tan0はいくらか。 SL (4) (3) での単振り子の周期を, l, g, a を用いて表せ。 解説 (1) おもりに慣性力ははたらかな いので、糸は鉛直方向となる。 99 (1) (2) 電車は等速直線運動をして 指針 おり, おもりに慣性力ははたらかない。 したが って, 単振り子の運動は、電車が静止している 場合の状況下のものと同じである。 (3) (4) 電車は等加速度直線運動をしており, 電 車内から見ると, おもりには糸の張力 S,重力 mg, 慣性力 maがはた らく。 これらのつりあう 位置が,単振動の中心と なる。 重力と慣性力の合 力は, 鉛直方向から 0傾 いた方向になり見かけ の重力mg′ がその方向 にはたらくとみなせる。 mg' mg ma S. a B.1A (1) 10: (2) ⇒ 7 (2) 単振り子の周期Tは, T=2^ g (3) 糸の張力 S, 重力 mg, 慣性力maの3力が つりあう位置が単振動の中心となる。 ma tane= mg g (4) 見かけの重力加速度の大きさ g' は, a 0 (E) 求める周期をTとする。 T' は, (2) の T の式 C でg を g′に置き換えて求められる。 Links T 1 T'=2π^ = 2π √g²+ a² JELD_g'=√g²+ a²

(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

(2)について 解答にあるx軸はどこで取っているんですか？

(ALB) 重要問題 13 分裂 TITOAROL ( 質量 M 〔kg〕の球Aが,図1のように力F 〔N〕 を T 〔s〕 間受けて, 質量m[kg] の半球Bと質量M-m [kg] の半球Cに分裂する場合について考える。重力は無視でB きるとして次のに適当な式を入れよ。 初めAが静止している場合,分裂後のB [ の速さは(1) [m/s] である。次に図2 A 高 のように, Aが運動量 〔kg・m/s]で等速 小 直線運動してきて点Dで分裂を起こした後, B,Cが, 点DからL 〔m〕 だけ離れてAの 進行方向と垂直に置かれた板に衝突する場 合,分裂の方向はさまざまであることを考 えると, Bの運動量の最大値は2人 [kg・m/s]である。 また分裂がAの進行方向と垂直な方向に起こった場合,Bの 運動量の大きさは (3) 〔kg・m/s] である。 この場合、Bは板上, 点Eから (4) 〔m〕 離れた所へ衝突する。 2O AO S (331 〈三重大〉 内 D B H 差が つく! -D ORCH ÞOR L F ELD 小塚 量す達擦12 ( 解

写真の赤線部についてですが、なぜ1次コイルの誘導起電力の大きさは電源電圧(この場合、交流電源の電圧)と等しいのですか？

C 交流による送電 変圧器 世界中で交流がよく用いられて 1次コイル いる理由の1つに,変圧器(トラ transformer ンス) を使って簡単に電圧を変え られることが挙げられる。 変圧器は、図24のように共通 の鉄心に2つのコイルを巻いたも のである。 1次コイルに交流電流を流すと, 鉄心の中に変動 する磁界が発生する。 この磁界は2次コイルを貫く ため,電磁誘導によって2次コイルにも変動する電圧が発生する。 1次コイルの巻数を N1, かける電圧を V1, 流れる電流を In, 2次コイ ルの巻数を N2, 発生する電圧を V2, 流れる電流をIとし, コイルの抵抗 は無視できるものとする。 1次コイルに電流を流し, 時間tの間に鉄心 の中の磁束が⊿だけ変化したとすると, 1次コイルの誘導起電力の大き さは,電源電圧の大きさに等しくとなる。また、発 が鉄心の外に漏れないとすると,2つのコイルを貫く磁束の変化は等 しいので,2次コイルの誘導起電力の大きさは,V2-№.2c れる。したがって, 1次コイルの誘導起電力の大きさ V1, 2次コイルの で表さ 2次コイル 第4部 電気と磁気 図 24 変圧器 ル側で周波数は変化しない。 1次コイル側と2次コイ Check p.296式(2) V=-N² 40 4t 18 誘導起電力の大きさ V2 と, それぞれの実効値 Vie, V2e, および巻数N, Mi coraz N2 との間には, 次の関係が成り立つ。 V1_Vie _ N1 (21) V₂ V2e N₂ また,エネルギーの損失がない理想的な変圧器では, 1次コイルと2次 コイルで電力が等しい。このとき, 1次コイル, 2次コイルを流れる電流 の実効値をそれぞれ Ine, Ize とすると, Vielle = V2eze という関係が成り 立つ｡ 1 2 20 ■変圧器の2次側に何も接続しなければ, I2=0 となる。 このとき, 1次側は単なるコイルとなっ て電流が流れるので, Le0 である。 すなわち, Vielle = V2eIze は厳密には成り立たない。 実際の 変圧器では, コイルの巻数を多くするなどして Ize = 0 のときのeを小さくしている。

(2)と(3)の解説お願いします。

3. 次のI~Ⅲの各問いに答えよ。 I 右図のように, 水平な床の上に質量 0.80kgの物体と質量 1.2kg の板 が重ねて置いてある。床と板の間には摩擦はなく、板と物体との間の *静止摩擦係数は0.50,動摩擦係数は0.25 である。重力加速度は 9.8m/s2 とする。 【有効数字2桁】 (1) 板を水平方向に 2.0N の力で引いたとき、物体は板の上をすべ らず、板と一体となって動いた。 板の加速度の大きさはいくらか。 (1) のとき, 板と物体との間の摩擦力の大きさはいくらか。 (3) 板に加える水平方向の力Fを次第に大きくしていったところ、ある大きさをこえたとき,物体は 板の上をすべり出した。 F の値はいくらか。 0.80 F'= μ'n of ma= M=0.50 μ'=0.25 F F' 19 物体 0.80kg H 板 12kg 床 X = g=9.8 200N F 200×9.8

赤文字の力T2と青文字の力T3はなぜ等しくないのですか？同じ糸の端では同じ力が働くと考えたのですが、。問では、Aを手で持って静止しています。

Bl Cについて fuc 2mg = T₁. 21:18 (2mg) & T romud to saree 12 reses. Comud to serve on over comes al viqoob [>] 12 C > Fe F9829tymisqoob J S-ilobiurgas nodave ed il 118 to sense ados H" avse narodatland as 31 oqui teom ebi8g91 7di teds orand to serige doinw olqisariq gabing justeranos e oals at 31-10 muilvo bas ogerguel rellend off to inomqolaveh ada dev obor GP

答えは0.14mです。物理の力です。 解説お願いします。。。

問4 ばね定数が 70N/m のつる巻きばねの一端に質量1.0kgのおもりをつけ、おもりを水平な台 上にのせ、ばねの他端を静かに引き上げる。 重力加速度の大きさを9.8m/s²とする。 おもりが台から離れるときのばねの伸びx [m] を求めよ。 ※ おもりが台から離れるとき、手はばねに 1.0kgのおもりを持ち上げる力(重力に等しい)を加 えている felellvere

下の類題7の問題を、上の例題のマーカーで囲った部分の別解の方法のように解きたいのですが、どのようにしたら解けますか？

10 5 例題7力のつりあい ① ‒‒‒‒‒‒ 軽い糸1に重さ(重力の大きさ) 10N の小 球をつけ, 天井からつるす。 小球を軽い糸向 2で水平方向に引き, 糸1が天井と30°の 角をなす状態で静止させた。 糸1, 糸2が 小球を引く力の大きさ T1 [N], T2 [N] をそれぞれ求めよ。 bta 指針 糸が引く力を水平方向と鉛直方向に分解する。 解 鉛直方向の力のつりあいより Tisin 30°- 10 = 0 • 20 よって T1 = 20N 15 TELE CONSE 水平方向の力のつりあいより oman T2 - Ticos 30°= 0. √√3 よって T2 = 20 × =17N 2 よって T1 = 20N 別解 2本の糸が引く力の合力が重力とつり In あう。直角三角形の辺の長さの比より T1:10 = 2:1 ([M〕g T2:10= v3:1 よって T2=10√3≒17N 30° 類題 7 重さ(重力の大きさ) 20Nの小球に軽い糸 1, Mot 糸2をつけ, 図のように天井からつるして小 球を静止させた。 糸 1, 糸2が小球を引く力 の大きさ Ti〔N〕, T2 [N] をそれぞれ求めよ。 ヒント 垂直な方向について力のつりあいを考える。 糸1 30° T1 Ticos Ticos E-610005 _30° 30° 30° 60° 糸1 /3 T2 30° sin 30° cos30°=¥2 2, の関係を用いる (v3= 1.73...)。 2 T1 sin 30° 10 N 糸2 T₂ 10 N 3 糸が引く力 の合力 T₂ 重力 10 N 30° 糸2