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物理 高校生

この問題のエネルギー保存で磁場による力F=IBLの仕事と誘導起電力の仕事を考えなくていいのは何故ですか?

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

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物理 高校生

次元チェック どういう式変形をしているのかさっぱり分かりません 線が引いてある部分です

本は書が できるため、 力は一本の条のどこでも等しい。 の力を。、 とし、 のつり 合いを考えてく。まず、 とBを一体(景 一 とみなすと ) Aについて ーm 清車について 速を、の力をとすると、 運動方式は ) A-ma-テーmo 板とお- M)a=(m+ M)- の+のより まできめて ときを一 す アー +r) アーアーアー2(m+) (m+ MDg 図b 公式のより 図a V 2h 2(2m+M Mo 運動すると イ) のaを①に代入することにより 2m(m+ M 力は変わる 清車は静止しているので、 カのつり合いよりァの張力Tは 4m(m+ M) 2m+ M アーア+T= ウ Bが板から受ける垂直抗力をNとすると、Bの運 動方程式は Ma-Mo-N B ののaを代入し、 N Mg 2mMg N=をm+ M を求めると S-Bに注目 作用 - 反作用の法則により、これはBが板を押す力に等しい。問われているの は赤矢印Nであることはしっかり認識してほしい。 答えが出たら次元(ディメンション)を調べてみるとよい。単位が正しいかどうかの チェックである。たとえば、 (ウ)の N なら、次元的にはmとM は同じであり,頂の 中で次のように形を変えていく。 N= 2mMg m·mg → mg |2m+ M m こうして重力mg と同じ力の次元であることが確認できる。また,和や差は同じ単 位でしかあり得ないので, 式の中にm+M2のような形は決して現れない。答えの チェックだけでなく, 計算途中でも次元を意識しているとかなりミスが防げる。 J07/20-1月:27)

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