この問題の（4）で（ΔB/B）^2の項は無視してるのにΔB/Bの項は無視していないのはなぜですか？

133. <ベータトロン〉 時間変化する磁場による荷電粒子の加速について考えよう。 図のように、原点Oを通り互いに直交するx軸, y 軸, z軸をと る。 AB (1) 等速円運動する荷電粒子の速さを求めよ。 2軸の正の向きに一様で時間変化しない磁場が加えられてお り,その磁束密度の大きさをBとする。この磁場中に質量 m, 電荷 g (>0) の荷電粒子を入射したところ,xy 平面上で原点O を中心とする半径rの等速円運動をした。 y m x v 荷電粒子の円運動は,半径rの円形コイルを流れる電流とみなすことができ,円形コイル を貫く磁束はBで与えられる。このことを用いて, 磁場を時間変化させたときの荷電粒 子の運動について考える。ただし,この電流がつくる磁場は無視できるとする。円形コイル 内部と円形コイル上の磁束密度の大きさを時間とともに一様に増加させる。増加を開始して から微小時間 ⊿t 経過したとき,磁束密度の大きさは微小量⊿B (>0) だけ増加した。 なお、 (4)(5)では2つ以上の微小量どうしの積は無視して計算すること。 (2) 円形コイルに誘導される電場の大きさを求めよ。 闘 (3) 誘導された電場により荷電粒子の速さは増加する。 その理由を述べ, 速さの微小な増加 量⊿v を求めよ。 *(4)磁場の増加により円運動の半径は変わらないと仮定して,荷電粒子にはたらくローレン ッカの大きさと遠心力の大きさを計算し,ローレンツ力は遠心力より大きいことを示せ。 したがって,磁束密度を一様に増加させると軌道が円からずれる。 元の円軌道を保つには, 磁束密度の増加量を一様ではなくすればよい。 このとき,円形コイル内部の磁束密度の大き さの平均値をĒとすると,円形コイルを貫く磁束は2万で与えられる。微小時間⊿t経過 する間に, Bを微小量 4B 増加させ, 円形コイル上の磁束密度の大きさを⊿B'増加させたと ころ,もとの円軌道が保たれた。だだし、磁束密度の大きさはz軸からの距離と時間だけに 依存するものとする。 (8) AB4B' の比 AB AB' を求めよ。 〔22 大阪公立大〕

物理の進め方についてです。 ようやく力学の基礎(物理基礎ではなく講義本レベルという意味です)が終わったのですが、講義本ではこの後熱力学に入ります。このまま講義本の単元通り進めるか、先に波動や電磁気などの重い分野からやった方がいいかなど、アドバイスがあれば教えてください！また... 続きを読む

この問題教えてください🙇🏻‍♀️😭

[知識 518. イオンが受ける力 シャーレの内壁に金属環Bを はめ,中央に電極Aを置いて硫酸銅水溶液を入れる。 A, T. Bに電池をつなぐと, 溶液は回転を始める(図)。 Aから Bの向きに移動する Cu2+, 逆向きに移動する SO-は, 000000 B (ア) A N それぞれ図の(ア),(イ)のどちら向きに回転するか。(イ)S 例

ローレンツ力の分野です。（3）の解説の説明の交流電圧の角周波数が円運動の角速度と等しくなっていれば〰︎とあるのですがなぜそうなるのかわからないです。教えて頂きたいです。よろしくお願い致します。

【3】 正の電気をもつ質量の荷電粒子を加速する ことを考える。いま、半径 R,厚さの中空で半円 形の電極 AとBを図のように距離だけ離し、平面 上に置いた。ただし、厚さと距離はいずれも半 径Rより十分小さいものとする。2つの電極には図 の真上から見た図に対して紙面を裏から表に貫く方 向に磁束密度の大きさ B の一様な磁場がかかって いる。2つの電極ではさまれた領域 (Cとする) には 磁場はないものとする。電極AとBの間には交流 電圧V(f)=Vcos.ℓ,f が加わっており,t=0のと 真上から見た図) C A B P Be Bo /装置の\ 断面 CB 8E き、電極Aが高電位とする。 また領域Cの電場は一様とみなせるとしよう。 ABU Q FK この装置によって荷電粒子が加速されるようすは次のとおりである。 時刻 f=0 に電極 Aの右端の点Pに荷電粒子を置くと電圧V によって加速され、 電極 B に入る。荷電粒 子が2つの電極間の距離を移動する時間は十分短く、その間電圧は一定とみなせるもの とする。電極 Bに入った荷電粒子はローレンツ力を受けて円運動を行い,領域Cに達す るが、電極内の移動時間は領域を通過する時間に比べて十分長い。したがって、この 間に交流電圧の位相が180°変化していれば荷電粒子は再び電圧V によって加速され、 電 極Aに入って円運動を行い、領域Cに達する。 このように電極 A, B内で円運動した荷 電粒子は領域Cを通過するたびに加速をくり返す。以上を考慮して次の問いに答えよ。 (1) 時刻 f=0 電極 A の右端の点P に置かれた初速度の荷電粒子が電極 B に入ると きの速度を求めよ。 (2) 電極 Bに入った荷電粒子が行う円運動と円運動の向き(時計回り、反時計 回り)を答えよ。 (3)(2)の荷電粒子が電極 B内を通過する時間および領域Cに到達した荷電粒子を再 Vで加速するために必要な交流電圧の角周波数」をそれぞれ求めよ。 (4)(3)の荷電粒子が領域Cを通過して電極Aに入るときの速度 #27 電極 A内での円運 動の半径 および電極A内を通過する時間をそれぞれ で表せ。 (5)ここまでの考察により, 荷電粒子は領域Cを通過するたびに電圧Vでどんどん加速 されるが,加速に伴って電極 A, B内での円運動の半径がどんどん増大してしまい 荷電粒子が到達できる速度の上限が電極の大きさに依存してしまう。そこで,荷電粒子 の円運動の半径を保ったまま加速するには磁束密度の大きさと交流電圧の位相をどのよ うに制御すればよいか、答えよ。

（3）がわからないです。なぜ（ア）が答えになるのでしょうか...？（1）の誘導がない場合でも導けるように考え方を教えて頂きたいです。よろしくお願い致します。

B (思考 図1に示すように直交座標系を設定する。 初速度の無視できる電荷g (g>0),質量m の陽子が,y軸上で小さな穴のある電極 a の位置から電極 a b 間の電圧Vでy軸の 正の向きに加速され, z軸に垂直でy軸方 向の長さがしの平板電極c, d (z=±ん) か らなる偏向部に入る。 c, d間にはz軸の 124. 〈電磁場中の荷電粒子の運動〉 x 偏向部 h y E 変位 d 図 1 正の向きに強さEの一様な電場 (電界)が加えられている。これらの装置は真空中にある。 電場は平板電極 c,dにはさまれた領域の外にはもれ出ておらず,ふちの近くでも電極に垂 直であるとし、地磁気および重力の影響は無視できるとする。 〔A〕 電極bの穴を通過した瞬間の陽子の速さvo を,V,g, m を用いて表せ。 〔B〕 その後,陽子は直進し,速さのままで偏向部に入る。 (1)陽子が電極 cに衝突することなく偏向部を出る場合,その瞬間のz 座標 (変位) 21 を Vo,g, m, l,Eを用いて表せ。 (2)Eがある値Eより大きければ陽子は電極cに衝突し,小さければ衝突しない。その値 E を, V, l, んを用いて表せ。 〔C〕 陽子のかわりにα 粒子 (電荷 2g, 質量 4m) を用いて同じV,Eの値で実験を行った ところ,偏向部を出る瞬間の座標 (変位) は 22 であった。 Z2を, 21 を用いて表せ。 [D] E の値をE1 に固定し, 電極 c d にはさまれた領域にx軸の正の向きに磁束密度B (B>0) の一様な磁場 (磁界) を加え, 再び陽子を用いて実験した。 (1) Bをある値 B1 にしたところ,陽子は偏向部を直進し, 偏向部を通過するのに時間 T を要した。 B1 と T1 を, Vo, E1, lを用いてそれぞれ表せ。 (2) Bをある値 B2 (0 <Bz <Bi) にしたところ, 陽子が偏向部を出る直前の座標 (変位) は Z3 (230) であった。このときの陽子の速さを,g,m, V, E1, 23 を用いて表せ。 *(3) Bを 0<B<B, の範囲内で変化させて実験をくり返し, 陽子が偏向部を通過するのに 要する時間を測定した。 このとき, BとTの関係を表すグラフはどのようになるか。 図2の(ア)~(オ)の中から最も適当なものを1つ選べ。 T4 TA (ア) T₁ T4 TA TA (イ) (ウ) (エ) (オ) T1 T1 T1 T₁ 10 B₁ B 0 B₁ B B₁ B 0 B₁ B 0 B₁ B 図2 [東京大〕

オが分かりません。普通にqwじゃないんでしょうか？ 答え イ qvb オvb

II 空所を埋め、 問いに答えよ。 ウ (配点 45 ) 図1のような直方体のp型半導体があり, x,y,z 方向の辺の長さをそれぞれl, whとする。 図1に示すようにp型半導体の右側面をR 面, 左側面をL面とする。 このp型半導体のx軸に 垂直な面に電源を接続し, x軸の正の向きに大きさIの電流を流す。 z 軸の正の向きに磁束密度 の大きさBの一様な磁場(磁界) をかけたときの半導体内での電気伝導について考える。p型半 導体は,構成する原子間で結合する電子が不足してできた正孔 (ホール) と呼ばれる正電荷とみ なせる荷電粒子 (電気量q)が電流の担い手 (キャリア) となり, 電流が流れると考えることが できる。このp型半導体の単位体積あたりの正孔の個数をnとする。 h L面 と エは選択肢{ }の中から適切なものを選べ。 w B 図 1 R面 電源 まず, 磁場がかかっていない状態 (B=0T) では, p型半導体内で正孔は電源による電場 (電界)を受け, 平均の速さで動き, 電流が流れる。 この電流I の大きさは ア である。 この状態で磁場をかけた。 磁場がかかった状態でも正孔は平均の速さで動くとすると,正孔は, 磁場によって大きさ イ のローレンツ力をウ {L, R}面に向かう向きに受ける。 その ため ウ面はエ{正, 負}に帯電した状態になり, L-R面間に電場が生じる。 L-R面間 の電場の大きさは,正孔にはたらくローレンツ力と電場による力がつり合った状態で決まり、こ れら2つの力がつり合うと, その後, 正孔は直進すると考えられる。 このつり合いの関係から L-R面間に生じる電場の大きさは オ と求まり, L-R面間に生じる電位差 VH は カ と表すことができる。 VH は I を用いると キ と表される。この関係を用いると, 半導体中におけるnを調べることができる。

(3) 考え方が分かりません。解説をお願いします🙇‍♀️

2 【I】 真空中にx軸,y軸、z軸をとる。 図1のようにxy平面を紙面上にとる と,z軸の正の向きは紙面に垂直で、裏から表への向きとなる。y軸正の向 きに磁束密度の大きさ B [T]の一様な磁界が存在する。 この磁界中におけ る,質量m[kg],電気量Q [C] (Q>0)の荷電粒子Aの運動を考える。重 力の影響は無視できるものとして, 以下の問(1)~(7) に答えよ。 2 0 y 図 h B XV.

この問題の（き、く）の部分の解決で、何故x軸方向にE/Bで移動する観測者と分かるのですか？ どなたか教えて頂けると助かります

VI. 次の文を読み、下記の設問1・2に答えよ。 解答は解答用紙の所定欄にしるせ 14 2022 年度 物理 電場や磁場の影響を受け, y 図1のように,y 軸方向正の向きに強さE の一様な電場がかかっているとする。 電気量 g (g > 0)の荷電粒子が時刻t = 0 に原点 0 から初速度 0(0) で運動を開始した。 時刻でのこの粒子の位置は (x,y)=(あ, である。 である。 ・図2のように、xy平面に垂直に、紙面の裏から表に向かって, 磁束密度B の一様な 場がかかっているとする｡ 質量 m, 電気量 g (g > 0) の荷電粒子が時刻 t = 0 に隠さ 0から初速度v = (u,0)(v>0) で運動を開始した。 この粒子が運動開始後に 初に y 軸を通過するときの時刻はt= E V y 平面上を運動する荷電粒子を考える。 0 STUSKO 図3のように, y 軸方向正の向きに強さE の一様な電場と, xy平面に垂直に紙面の から表に向かって、 磁束密度B の一様な磁場の両方がかかっているとする。 質量m, t 気量g(g> 0)の荷電粒子が時刻t = 0 に原点Oから初速度 (0,0)で運動 開始した。この粒子の x 軸方向,y 軸方向の速度をそれぞれ ux, vy, 加速度をそれぞ = Q1 Q とすると,運動方程式は 図1 X (x,y)=(0, B [O うで,そのときの座標は え) V い y 図2 B 立教大 0 図3 とな で運 で道 道を Vo 1. 2.

この問題で解説だとレンツ・ファラデーの法則による誘導起電力の公式V=|-ΔΦ/Δt|で解いているのですが、 問題文から磁束密度がBで一定と書いてありかつ、導体棒が磁束を横切るのでローレンツ力による起電力V=vBlで解くのではないのですか？

物理 問4 長さ2ℓのまっすぐな細い棒 OPQ がある。 OP部分は長さlの不導体でで きており, PQ部分は長さlの導体でできている。図4のように、この棒 表の向き) の磁場(磁界)中に水平に置いて、 水平面内で点0 を中心として 印の向き(図4の反時計回り)に一定の角速度で回転させる。このとき, PQ間に生じる誘導起電力の大きさはいくらか。 また、点Pと点Qはどち OPQ を 磁束密度の大きさがBで一様な鉛直上向き(紙面に垂直で裏から W らが高電位か。 これらの組合せとして最も適当なものを,後の①~④のうち から一つ選べ。 4 O 誘導起電力の大きさ / Bl² w 1/ Bl ²00 32 2/Bl³ co 3 Blu 高電位 P Q P Q -G =220² MOL V url= 2 Blw² 1/tw. Al

ホール効果についてなのですが、磁場から受ける力と電場から受ける力がつり合うと電子は画像のy軸方向に動くのですか？ 教えてください🙏

AZ IC まる。 きさ f = evB〔N〕 のローレンツ力を軸 このため、面Qは負に,面Pは正に帯電し,x軸の正の向きに電界が生じる。 Step② 時間が経過した後 x軸方向の電界の強さをE[V/m] とすると,自由電子は電界の向きと 反対に大きさ F=eE〔N〕の力を受ける。やがて, ローレンツ力と電界か ら受ける力がつり合う (evB=eE) と, 自由電子はy軸方向に直進するよ うになり,面Pと面Qとの間に一定の電位差 V〔V〕 が生じる。 よって 電 位差Vは,次式で表される。 I V=Ed=vBd= endh y enh I また,式(20) より B= V である。 金属に比べて半導体はnが小さいの で, V〔V〕が大きくなって測定しやす く, 磁束密度の測定に利用されている。 (a) (b) V 面P 図 22 ホール効果 B xBd= 面Q IB enh (20) 面P 7 面Q + + Check <Check V=Ed (p.23 式 (10)) I=enSv(p.45 式 (2)) BOMFeE + S=dh V 'f=evB BA + E E + 高 V 1.E 20