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電磁気
42 電磁誘導
半径 ②の円板と細い回転軸は共に
導体でできていて,これを一定の角
速度で回転させる。回転軸と円板
の縁に導線を接触させ,スイッチS
を通して抵抗をつなぐ。 円板には一
様な磁束密度Bの磁場 (磁界) が垂
直上向きにかかっている。 Sは初め
開かれ、回路の抵抗値をRとする。
R
B
(1) 円板と共に回転する自由電子はローレンツ力を受ける。電子はど
ちら向きに移動しようとするか。
(2)円板の中心と縁には正負どちらの電荷が現れるか。 また, それに
よって生じる電場 (電界) の向きはどうなるか。
(3) ローレンツ力による電子の移動は,発生した電場から受ける静電
気力とつり合うまで続く。 電場の強さEを, 中心からの距離rの関
数として表せ。 また, 横軸にrを縦軸にEをとってグラフに描け。
(4) 円板の中心と縁の間の電位差V を求めよ。
(5)Sを閉じたとき回路に流れる電流Iはいくらか。 また, 円板を回
転させている外力の仕事率Pはいくらか。
(防衛大+名古屋大)
Level (1) ★★ (2) ★
Base
ローレンツカ
(3)~(5)★
BA
荷電粒子が磁場中で動
Point & Hint
くと力を受ける。
磁場中を動く導体棒に生じる
誘導起電力 V= vBl の導出
(エッセンス (下) p102) と同類
の問題。誘導起電力が生じる原
因は自由電子に働くローレンツ
力にある
9
BA
V
q
f
f = quB
ひとの向きが直角
でない場合は、どちら
かの垂直成分を用いる。
子はひと豆がつくる
平面に垂直となる。