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物理 高校生

高校物理の電磁誘導の問題です。プリントなので出典はわかりません。(1)からできればお願いします。

2. 下図の aa', bb' は水平な床に固定された間隔1の導体レールであり, 抵抗 R で繋がっている。また, PQは質量 m の導体棒で,2本のレールと直角を保ちながらなめらかに動くことができる。 空間には鉛直上向きに磁東密度の 大きさがBの一様で一定な磁場がかかっている。 PQの位置はレールに平行にとったェ軸の座標ェで表し, その 速度はuと表す。 さらに, 導体棒の電流はPからQの向きを正の向きとしてIとする.導体棒にはたらく空気抵 抗と摩擦力,導体棒の電気抵抗, および回路の自己インダクタンスは無視して以下の問いに答えよ。 B R (1) Iをuで表せ。 Av (2) 速度がvの瞬間から微小時間 At が経過し, 速度がv+Auに変化したとする。 その間の加速度 をvを At 用いて表せ。 (3) 速度がvの瞬間から微小時間At 経つ間の棒の変位を Az とする。 Axを Au で表せ, At は用いないこと。 (4) エ= zo において静止していた導体棒に, 時刻t=0において= Uo を与えると, 導体棒は座標ェ=zyで静 止した。エyを求めよ, また, 棒が動き出してから静止するまでの間に抵抗で生じる全ジュール熱E」を求めよ。

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この問題の(g)についてですが、答えの仕事は正でした。ですが電場と逆向きに電子が動くため仕事は負だと思うのですがなぜ違うのしょうか??

90 15直流回路 標準問題 必解111.〈導体中の自由電子の運動〉 断面積 S, 長さLの導体がある。この導体には, 電気量 -eの自由 電子が単位体積当たりn個含まれるものとして,次の問いに答えよ。 (1)図のように,導体の両端に電圧 Vを加えた。 (a) 導体内に生じる電場の大きさはいくらか。その向きは図の A, Bのいずれか。 S (b) 自由電子が電場から受ける力の大きさはいくらか。その向きは 図の A, Bのいずれか。 (2) 自由電子は電場から力を受けるが, 導体中の陽イオンからの抵抗力を受け, この2つのカ がつりあって,自由電子は一定の速さで移動するとみなせる。この抵抗力の大きさが自由 電子の速さに比例すると考え,その比例定数をkとする。 (c)自由電子の速さはいくらか。 (d) 導体の断面を単位時間に通過する電子の数はいくらか。 (e)導体を流れる電流の大きさはいくらか。 (f)オームの法則と(e)の結果を比較すると,導体の抵抗はいくらになるか。 (3) 導体の両端に加えた電圧により生じた電場は, 抵抗力に逆らって自由電子を移動させる 仕事をする。この仕事は, 導体から発生するジュール熱と等しくなる。 (g) 電場が1個の自由電子に単位時間にする仕事はいくらか。 (h) 導体から単位時間に発生するジュール熱はいくらか。 [17 福岡大)

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二で、C2の電圧が0になるのがどうしてか分かりません。教えて下さい。

2っor まっet 44人0 、ア4 放 の文理を読み、 [あーししてに造切な数式を記入せよ。また, イートビ には迷きれた介択 肢からもっとも適切なものを一つ選べ。[ あぁ トに[ て ]に さ CS こ 8 [して ] に記入する 数区は, 人 の2 1 ト[ ミ ]には同じ選択肢をマーク してもょo ルル 回路において, 抵抗 Riの抵抗値は 2が。、 抵抗R。 R C」 は,禁 。 の抵拓値は , コイルルしの自選インダクタンスはし/,。 直流電 Gi の電生はと” 源Eの起電力はどである。また平行板コンデンサー Ci は, PL 大板の間奏がののとき, 電気容量がひである。コンデンサー ーーコーの で)キ Cz の電気容量は常にどである。 直流電源とコイルの内部抵 | sho | 人 抗, 導線の抵抗、 および電磁波の放射は無視できるとする。 の ーo & 最初. スイッチ Si,。S。 S』は全て開いてお ンァ | と ュ 2。 つ3 開 おりりのの避の ーーレー 基 1 ンサーにゃ電荷が鞭えられておらず, Ci の極板の間隔は9 了馬0 St であった。 以後,回路のこの状態を「初期状態」と呼ぶ。 。 p-上(抽朱休26) | ーー。 (撤休3 ン RG [1 〕 「初期状態」から, S。 と S。を開いたまま S」 を閉じる 紀匠 ? と, その直後に抵抗 R, を流れる電流は[あぁ ]である。そ の後十分な時間が経過すると。 Ci に著えられている電気量はで-]となる。その後。 Siを閉じたままCl EN の李板の間隔を 2@ にし, 十分な時間が経過すると, Ciに甘えられている静電エネルギーは[| イ |とな |. る。 ョ et る (2 ) 回路の状態を「初期状態」にも どした。 その後 S」 を閉じて, 十分な時間が経過した後に S。 を閉じた。 S。 を閉じた直後にしにかかる電圧はう |である。S。 を閉じてから十分な時間が経過まると, しに流れ る電流は| え となり, Ciに甘えられる静電エネルギーは[ 王 |となる。その後, S。 を閉じたまま Sr を刻くと。 最初は回路に振動する電流が流れたが, 十分な時間が経過すると回路に交れる電流はやロとな った。このとき。 8 を開いてから回路に電流が流れなくなるまでに Rsで発生したジュール欠はしS 4 である。 (3 ) 表び, 回路の状態を「初期状態」にもどした。S,とSs を閉じて十分な時間が経過すると、 Ci に半え られている静電エネルギーは| ム ], C。に甘えられている静電エネルギーは[ 三 |となる。その後。Ss を閉じたまま S, を開き, 静かに C の極板の間隔を 27にして十分な時間が経過すると, に閉えられて いる電気量は[| か ]となる。さらに, Ci の極板の間隔を 2 に保ち, S』 を閉じたまま S、 と S。 を閉じて 子分な時間が経過すると, Ci に蒼えられている電気量は [まき ]、C。に著えられでいる電気量はして_| となる。 1 ュ テコ, しつ しスー しニコにする衣R度 ① C5 ⑨ 人CE ⑨ 2506 ⑨ 4C5 2 人 の すCg の 古Gg @ Ce @⑥ 3P @ +op ⑩ 4CP

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