実戦 /0 4
基礎問
/18
[注
86
磁場中を運動する導体棒II
図のように,水平と角度0の傾角をもつ導体の
平行レールが間隔/で固定されており,上端には
起電力Eの電池Eと可変抵抗器がつないである。
長さ1,質量mの細い導体棒 abをレールに直角
にのせ,レールに沿って滑って移動できるように
解
a
B」
ょり
0
なっている。また,磁東密度Bの一様な磁場が鉛直上向きに加えられており、
I. (1
重力加速度の大きさはgとする。導体の電気抵抗や導体棒 ab とレールとの
ンジ
間の摩擦力は無視できるものとして, 次の問いに答えよ。 no
○○OI. 可変抵抗器の抵抗がある値のとき, 導体棒 ab はレール上で静止した。
ab を流れている電流の大きさはいくらか。
I.可変抵抗器の抵抗をある値にすると導体棒 abはレールに沿って上昇し、
しばらくすると一定の速さ uになった。この等速運動について考える。
boの 導体棒 abに発生する誘導起電力はどの向きにいくらか。
ODO このときの可変抵抗器の抵抗値Rを求めよ。
(3)次の物理量を求めよ。また, これらの間に成り立つ関係式をかけ
電池が供給する電力 PE
抵抗で発生する単位時間あたりのジュール熱P
bO人 導体棒abを上昇させるための仕事率び
る。
場。
(3
(高知大)
●電磁誘導とエネルギー保存の法則 金属棒の運動による電礎
誘導では,力学的なエネルギーと電気的エネルギーが相互に変
精講
換される。
力学的エネルギーの変化、
電池の仕事
外力の仕事-
抵抗で消費される
エネルギー
コンデンサー·コイルに
蓄えられるエネルギー
着眼点)力学的なエネルギー→金属棒やおもりの運動,外力でチェック
電気的エネルギー中閉回路に含まれる素子(電池など)でチェック。
発展 エネルギー保存の法則は電磁気系または力学系に分けて考えること
もできる。
電磁気系:電池および誘導起電力の仕事の和で考える
力学系
2路