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さの方向(Bの方向とPの運動方向の両方に垂直な方向) に大きさがの
端には起電力が生じる｡ このとき, Pの内部の電場の大きさは であり、
(イ) 力を受ける。 その結果, Pの片側は電子が過剰になって負に帯電しPの画
この電場から電子が受ける力の大きさはエ)である。 電場から電子が受ける力
と電子に働く (イ) 力はつりあうと考えてよいので、V=(オ)が得られる。
(2) 次にSが閉じている場合を考える。 Pの支えをはずすと同時に, P, Q に初速度
での間, PとQは速さ uo の等速運動を行った。 このときQが1秒間に失う位置エネ
uo を与えるようにQを鉛直方向に引きおろしたところ, Pがレールの端に達するま
秒間にRで発生する熱量は() となる。 等速運動では, P, Qの運動エネルギー
ルギーは (カ) である。 また. この運動中, R の両端の電位差は (キ)であり,1
(秋田大)
が変化しないことを考慮すると, uo は (ケ) となることがわかる。
212
図に示すように電圧e [V] の交
電源電圧 E〔V〕 の直流電源E,
抵抗値がそれぞれ R [Ω], R2 〔9〕,
a
R3 [Ω] の抵抗 Rs, R2, R3, 電気容量 C [F] E
のコンデンサー C. 鉄心に巻かれたコイル
(37
鉄心
R₁
Sis
INT
R₂
S₁ S₂ S,
コイル2
12.0
コイル1
1とコイル2およびスイッチ S1,S2, S3,
S, で構成される回路がある。ここで, コイル 1, コイル2および電源の抵抗は考えな
いものとする。また,コイル1の自己インダクタンスをム [H], コイル1とコイル 2
の相互インダクタンスを M [H] (M> 0) とする。最初, コンデンサーには電荷がな
く,すべてのスイッチは開いた状態にあるとして,以下の文章中の を埋めよ。
なお,図中で電圧 e, E, v1, v2 と電流 is, i2, is の正方向はそれぞれに付けている矢印
により定義する。電圧の矢印は矢の根元に対する矢の先端の電圧を表し,例えば図の
電圧eは, a点の電位がb点の電位より高いと正である。 電流は, 矢印の方向に正電
荷が移動している場合を正とする。
(1) スイッチ S と S3 だけを同時に閉じた。 このとき抵抗R に流れる電流は,
[ア][A] である。コンデンサーのスイッチ S3側の極板の電荷をqとすると, q
は (イ) [C] である。 gが微小時間 ⊿t[s] の間に 4g 〔C〕 だけ変化するとすれば、
コンデンサーに流れる電流はこれらを用いて,(ウ) 〔A〕 と表される。 交流電源
の電圧が, e=Eosinwt で与えられるときは (エ) 〔A〕 と求められる。ただし,
E〔V〕 およびω 〔rad/s] は定数, t [s] は時間である。 交流電圧 Eosinwt の実効値
は (オ) [V] , 周波数が60 [Hz] の電源の場合, ω は (カ) [rad/s] となる。
(2) 次に, スイッチ S と S3 を開いてからスイッチ S2とS を同時に閉じたところ、
コイルに流れる電流 is は徐々に増加し, しばらくすると一定の値になった。 なお,
コイル2の端子c, d には何も接続していない。 電流が微小時間 4t 〔s] の間に
⊿is 〔A〕 だけ変化したとき, コイル1の両端に生じる電圧 vi は, (キ) [V] で, 図
の電圧v2 は (ク) 〔V〕 である。 このように, コイル1によってコイル2に電圧が
(A) で, 電流はえを用いると (サ) [A] である。 また､このときの電圧 2 は
生じる現象は (ケ) とよばれる。 電流が一定の定常状態では、電流は
[V] である。
is 04 (A) 11:28, 10, 12(V), BE P
その後, スイッチ S は閉じたままスイッチ S2を開いたところ､電流は徐々に
減少した。 この電流の
は (セ)[V] である。
(長崎大)
内部抵抗が無視できる電圧E [V] の
直流電源 E, 抵抗値R [Ω] の抵抗 R, 自
己インダクタンスL[H] のコイルL
気容量がC〔F〕 のコンデンサーCからなる図1
(38)
の回路について,以下の問いに答えよ。 ただし,
初期状態では、スイッチは中立の位置bにあ
コンデンサーは帯電していないものとする。
り、
また, 抵抗に流れる電流 IR 〔A〕 およびコイルに流れる電流 [A] は、図1の矢印の
とする。
1
向きを正の向きと
(1) 初期状態から, Sをaに接続した直後に, 抵抗に流れる電流 IR [A] を求めよ。
(5)
(2) コンデンサーの極板間の電圧V[V] [V] になったときの電流 IR [A] を求めよ。
・t
175/1
(③) 十分に時間が経ったときの電流 IR [A] を求めよ。
(4) 電流 IR 〔A〕 と時間 t [s] の関係を表すグラフはどれか｡ 図2の①〜 12 のうちから
正しいものを一つ選べ。 ただし, Sをaに接続したときを t=0 とする。
20
6
t
R
M W
9
10
0
C.
OF
図1
-t
LL
8
AM
12
第4章 電気と磁気
図2
(5) 十分に時間が経ったときのコンデンサーにたまっている電気量 Q [C] を求めよ。
(6) 十分に時間が経った後, Scに接続したとき、 コイルに流れる電流と時間
の関係を表すグラフはどれか｡ 図2の①〜 12 のうちから正しいものを一つ選べ。 た
だし,Sをcに接続したときを t=0 とする。
(7) (6)における電流 [A] の最大値を求めよ。
(福井大)
演習問題 213
