図1のように,真空中に金属レー
ルが水平に置かれ, その上を金属棒
がなめらかに移動できるようになっ
ている。金属棒の長さは [m] で,
レールの間隔に等しい。 またレール
面と垂直に、磁束密度B [T] の磁場
が加えられている。 レールの方向を
x軸,金属棒の方向をy軸とする。
磁場の向きは軸の正の向き (紙面
裏から表の向き)である。
レール
a
B
金属棒
抵抗 R
x b
◎ 磁場
軸の
正の向き
Z
図 1
a
a
E
b
図2
ひ
b
図3
ひ
また, 金属棒の抵抗は R [Ω] である。
[A] 図2のように,端子 a, b 間に起電力E [V] の電池(内部抵抗 0) を接続した
ところ,金属棒は動き始めた。 金属棒がx軸の正の向きに速さ” [m/s] で動い
ているとき
(1) 金属棒の両端に発生する誘導起電力の大きさ V [V] を求めよ。
(2) 金属棒に流れる電流の大きさ I [A]と向きを求めよ。
(3)金属棒に加わる力の大きさ F [N] を求めよ。
十分長い時間が経過し, 金属棒の速さは一定になった。 このとき
(4) 金属棒の速さひ [m/s] を求めよ。
[B] 図3のように, 端子 a, b 間に固定抵抗 [Ω] を接続し、 金属棒に外部から力
を加えて動かした。
金属棒がx軸の正の向きに速さ [m/s] で動いているとき
(5) 金属棒に流れる電流の大きさ I' [A]と向きを求めよ。
