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物理 高校生

ホイートストンブリッジです。(2)まではいいのですが(3)がどうしてもわからないです。 なぜ電流計が0だと(1)と電圧が同じになるんですか? あとの計算でV1=80×10^-2 としてますが、これは(1)と流れる電流が同じということですよね?したら(1)のようにキルヒホッフ... 続きを読む

必修 11. 電流と磁場, 荷電粒子の運動 基礎問 電流と磁場 Ⅰ. 図1のように,長い導線を水平に南北方向に張り,そ の真下の距離 10 [cm] のところに小さな磁針を置いて、 導線に電流を流した。このとき,磁針のN極は西に 45° 振れて静止したことから,この場所での地球の磁場の強 さの水平成分は 25 〔A/m〕 であることがわかった。 (1) 導線にはどの向きに電流を流したか。 (2) 流した電流は何 〔A〕 だったか。 (3g) 次に導線を取り除き、かわりにコイルの頭を南北方向と垂直になるよ うに1巻きの円形コイルを置き、その中心の磁場が0となるようにした い。 円形コイルの半径を20〔cm〕 とすると, コイルに流すべき電流の強 79 さは何 〔A〕か。 ⅡI. 図2のように、紙面に垂直な導線P, Qに同じ強さIの 直線電流が流れている。Pの電流は紙面の裏から表に向か う向きに,Qの電流はPと逆向きに流れている。導線P. Qからの距離がともに4の紙面上の点Xに生じる磁場の (福岡大改・愛媛大) 強さを求め、その向きを図示せよ。 I H=- (r: 電流からの距離) 2πr () 円形電流の中心の場合 北 H=- ( r円の半径) 2r 45 C 15+0=3 P 0 10cm 図1 XA a. 3. ●地磁気 地球は北極をS極,南極をN極 精講 とする大きな一つの磁石であり,地表には 地球による北向きの磁場が存在する。 これを地磁気という。 【参考】 磁気量 (磁極の強さ) をmとすると, 強さHの磁場 から磁極が受ける力の大きさFは,F=mH である。 ●電流がつくる磁場 電流がつくる磁場の強さは電流の強さに比例するが, そ の強さを与える式は電流の形状によって異なる。 電流Iがつくる磁場の強さを Hとすると 電流ⅠⅡ (i) 直線電流 ( 十分に長い) の場合 a 図2 H 磁場 (A) SLO TA a 1 Gir Q ルの内部の場合 ソレノイドコイ H=nl (n: 1 〔m〕 あたりの巻数) ●右ねじの法則 右ねじの進む向き ●京靴の向きにとると、右ねじを回す 向きが磁力線の向きを表す。この 磁力 磁力線の向きの接線方向が磁場の間 である。 磁場 クトル和である。 ●磁場の合成 複数の電流による磁場は、各電流がその場所につくる磁場のベ I. (1) 磁針の向きより, 合成磁場の向きは北向 真上から見た図 きから西へ45° 振れているので、 導線の電流が 45 つくる磁場は西向きである。 よって, 導線を流れる電流の向き は、右ねじの法則より, 北向きである。 (2) (1)より、導線の電流がつくる磁場の強さをH [A/m] とす ると, H=25 [A/m〕 である。 電流の強さをI〔A〕 とすると, I 2×0.10 よって,I=5=5×3.14≒16 [A] (3) 円形コイルの中心の磁場が、 地磁気と逆向きで、同じ大き H= -=25 さであればよい。 コイルに流す電流の強さをI' 〔A〕 とすると, I' VI I 2ла 磁場H I. (1) 北向き Ⅱ. 磁場の強さ: -25 よって, I'=10 [A] 2×0.20 TARS KAME I. 導線P, Q の電流がそれぞれ点Xにつくる磁場の強さを H, HQ とすると, I 2лα H Hp=Ho= 導線 P, Q の電流がつくる磁場の向きは右図となる。 磁場の強さが等しく, なす角が120° であることより,合成磁場 の向きは右図の太い矢印の向きである。 また, 合成磁場の強さ Hx は , Hp (または HQ) と正三角形をつくることより, (2) 16 〔A〕 I 向き 2ла' Hx=Hp= 【参考】 成分で求めると, Hx=Hpcos60°×2=He となる。 北 R÷Á÷AN….... (3) 10 (A) a の図 磁力線 .25 [A/m) 電流 磁場 H₂O H60060° Far-102043: H₂ 図 a Q 第4章 電気と磁気 流と磁場, 荷電粒子の運動 177

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理科 中学生

なぜエになるんですか

物体に力がはたらいて運動するときの、物体の速さの変化を調べるため、次の 〔実験〕を ('14 愛知県 A) a (実験) ① 図1のように、水平な 1 机上に置いた台車に、軽くて伸びな い糸を取り付けた。この糸を机の端 にある滑車にかけ、糸の端におもり をつるした。 台車には紙テープも取 り付け、動かないよう台車を手で支 えながら、紙テープをたるまないよ うにして、机上に固定した記録タイ マーに通した。なお、使用した記録タイマーは1秒間に60回点を打つことが図2 テープ 台車 タイマー 机 ② 台車から静かに手をはなすと、糸や紙テープはたるむことなく、おもり」と 台車が運動を始めた。 しばらくするとおもりは床に衝突して静止し、台車は その後も動き続け、車止めに達した。 ③次に、おもりとは質量の異なるおもりをおもりのか わりに取り付けて、〔実験〕の①、②と同じことを行った。この ときおもりbは、①のおもりと同じ高さにつるした。 〔実験〕で用いた紙テーブを、図2のように打点のかさなって いない点を始点として,6打点ごとに切った。 図3, 図4は、そ れぞれおもりab を用いて〔実験〕を行ったときの6打点ご とに切った紙テープを左から時間の経過順に台紙にはったものの 一部である。 また、図3の紙テープを、左から順に A,B,C, D. E.Fとする。ただし, 図3, 図4では、記録された打点は 省略してある。なお, 台車と滑車の運動に摩擦の影響はなく、お もりや台車は空気の抵抗を受けないものとする。 図3の紙テープの巨 図3 13 紙 12 紙テープの長さ [1 10 8 6 車止め [cm] 5 おもり 始点 ・おもり 図4 ỈA BÍC|DE|F| NO AC 紙テープの長さ 紙テーブ 13 21098 (cm) 5 4 3 2

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