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電磁気がわかりません。問1.2を教えてください

20:57 6月21日(月) ll LTE 54% ロ 2 問題3 電磁気学に関する次の文章(A.B)を読み,下の問い(問1~5)に答え よ。ただし,真空の誘電率をめ, 真空の透磁率をμoとする。文章 A と文章 B は,互い に独立した現象を扱っているものとする。 図 3-1 のように,真空中において原点 0を中心とした半径 aの球の内部に,電 荷密度pで一様に電荷が分布している。その周囲は誘電体で覆われ,原点0 からの距 離rがaSrSbの範囲における誘電率はa となっている。さらに外側にあたるr>b の範囲は真空である。 A 間1 原点0から距離rの位置における電界の大きさを,r>bの場合,a<r<b の場合,r<aの場合に分けて,ガウスの法則から求めよ。 問2 原点0から距離rの位置における電位を,r>bの場合,aSrSbの場合, r<aの場合に分けて求めよ。ただし,電位の基準点は無限遠とする。 図 3-2 のように,紙面内に正方形のコイル ABCD および無限に長い直線導線が ある。導線には定常電流 Iが矢印の向きに流れており,コイルの一辺の長さは hであ る。導線を固定した状態で,コイルの辺 AD を導線に対して常に平行に保ちながら, コイル全体を速さ vで導線から遠ざけた。ただし,コイルは変形しないものとし,遠 ざかる方向は紙面内で導線に対して垂直右向きであるとする。コイルの自己誘導は無 視できるものとする。 B アンペールの法則の内容を述べよ。さらに,この法則を用いて,紙面内で導 問3 線から距離xの点に生じる磁束密度の大きさを求めよ。 問4 コイルの辺 AD が導線から距離dにあるとき,辺 AD に発生する誘導起電力 の大きさと向きを求めよ。 問5 コイルの辺 ADが導線から距離dにあるとき,コイル全体に発生する誘導起 電力の大きさと向きを求めよ。 h A B b V I4 a 電荷密度 p D C コイル 誘電体 図 3-1 導線 図 3-2

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物理 高校生

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受験番号| 第 番 物理 301 その2 第2問 図のよょうに、点0を原点とする直交座標系(x, , 2) があり、無 限に長い2本の平行導線PおよびQが、点Oからそれぞれ距離』だけ離 れたy軸上の点を通り、xy平面に垂直に固定されている。導線には大きさ 「の電流が、それぞれ』軸の負の向きに流れている。点Xはx軸上の位置x にある。x>0とし、空間は真空であり,真空の透磁率をとする。導線 は変形しないものとし、太さは無視できるものとして、以下の問いに答えよ。 間1 導線Pを流れる電流が、導線Qの位置につくる組東密度の大きさを求 めよ。 (式と説明) 答 間2 導線Pを流れる電流のつくる磁場により、導線Qの長さ1の部分にはたらく力の大きさドを求めよ。また。導線間には 引力と岸力のいずれがはたらくか、解答欄の正しい方を丸で囲め。 (式と説明) 答 引力 岸力 間3 = 10cmのとき、導線Qの長さ 4,0mm の部分にはたらく力の大きさは0.40 Nであった。このときの電流の大きき! は何Aか。曲=4元 × 10-"N/A'として計算せよ。 (式と説明) 答 A 間4 点Xにおける融東密度瓦は、導線P, Qを流れる電液のつくる磁東密度 瓦の合成により得られる。点Xにおけ る風氏尻の向きをそれぞれ点Xを始点とする矢印で、系尻氏の記号とともに解答欄のxy平面図中に記入せよ。 図中のは点Xである。また。氏の大きさ B、を求めよ。 【式と説明) QO 0 答 PO Bx 問5 次の文章を読んで、アイは()内から適切なものを選びその番号を、(a)bは適切な数値を解答欄に記入せよ。 点Xをx= 2a の位置に固定した。そののち、導線P. Qを流れる電流の向きと大きさを調節したところ、点Xにおける 磁東密度の大きさは変わらず、向きがx軸の負の向きになった。このとき、導線Pを流れる電流は2軸の:D正,の負) 倍、導線Qを流れる電流は』軸の):D正, の負)の向きで、その大きさは の向きで、その大きさは調節前の (b) |倍である。 a) 調節前の a (式と説明) 答 イ) b) 小計 点

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