Question

なっちゃん

物理のモーターの入試問題です

【 問題 】

次の文章を読み, 以下の問に答えよ.

コイル, 永久磁石, 整流子からなる直流モーターに電流 7 を流すと, 磁場中に置かれた
コイルに力が働き 回転軸まわりに一定方向のカカのモーメント を発生させることができ
る. 回転の角度による力のモーメントの変動や内部の機構での摩擦を無視すると, と7

の間には比例関係
=           ( 人は定数 )          ⑪

が成り立つ. 一方, 磁場中でコイルが回転することで誘導起電力 が生じる. その大きさ

は回転の角速度 o に比例して,                         20
石=大の             ( 大は定数 )             ②

と表され, その向きは回転方向に依存する. モーターでは, 互は電源の電圧研 を打ち消す
向きとなるため, モーターと電源の回路は, 図 1 のように表される. ただし Aaはモーター

内部の電気抵抗を表す.

 

問1 ⑲⑩ wwwgEgをな な 遇
凍らの:

0おつ   スートが を の, 記, s, Aaを用いて表せ.

問2 図2のように,    =のモーターのを   質量の無視できる半径 / の定車に接続
し, 清車に質量 7のおもり を吊るす.  おもりを吊るしている糸は十分に長く, その

質量は無視できるものとする. また, 重力加速度の大きさは 9 9
や所舞所は無視する.

止状態にあるとき, Ao
ル / 9を用いて表せ. また,

所 と電源が供給する電力 ア」 を, 7, /, 記, pm, Ac, 9 のうち必要なものを用い
上時22語隊導どのように岳吉きれるか, エネルギー保存則の観点か
ら述べよ.       のン

(b) 問2(⑪の状態から電源電圧を j。 (> 万) に変えるとおもりは上昇を始め, その
速度 は図 3 に示すように時間とともに変化した. このとき, おもりの鉛直上
方への加速度を z, 糸の張力を 7 として, おもりに関する運動方程式を示し, g
を り。 7。 /。 か, 邦。 , 9, 玉を用いて表せ. また, 図中の( ア ),( イ )
に当てはまる式を 4, /。 , mA, 9, 記のうち必要なものを用いて表せ.

 

N
((
と
軸                                2
動き始めた直後の傾き                      y
ァ  7 一
to      しテー                oo
 まま       上    図8
4  SE
間  (@ 人が錠約する電カ, モーターがおもりを持ち上げる仕事 およびモーター

 
 

発生する熱量の間にエネルギー保存則が成り立つことに着目して,

同時に,  図4のよう端子間を接
それぞれについて, お

・

電気 モーター