16 2019年度 物理
|2| 辺の長さがr(bc の辺)と1(cd の辺)の,導線を曲げて作られた長方形のコイル。
る。図のようにx,y, z座標をとり, y軸方向正の向きに, 磁束密度の大きさ B0-
かける。外力を加えて, コイルabcdを図中の破線で示される矢印の向きに、x輪の利。
の角速度ので回転させる。ここで,x 軸は辺 bc の中点を通り,辺bcに垂直であるとれ、
=0においてコイルの面は磁場に垂直で, cd の辺が abの辺よりも上方にある。
電極PとQは、それぞれ, コイルのd側とa側につながっている。導線の電気味、
を流れる電流が作る磁場は無視してよい。 電気素量をe(e>0)とする。以下の問い
2019年度
静岡大-後期
問3 次にスイッチSを3側につなぎ, コイルに電気容量Cのコンデンサーを直列
場合を考える。コンデンサーにはt=0において電荷がないとする。
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(1) コイルを流れる電流を時刻tの関数として、解答用紙にグラフを描け。電流
下図中の矢印を正の向きとする。また,縦軸(電流)については最大値を明記す
[解答欄)
電流
最大値
(配点 35%)
対
問1 初めに、コイルabed に接続されたスイッチSを1の位置にし、コイルには電
0
2元
4元
イ
いようにした。問1では, コイルの辺 cd がy> 0 の領域にあるときを考える
(1) 時刻:において, コイルの辺 cd の速さを求めよ。また,速度ベクトルと恐。
の
のなす角度はいくらか。
1
(2 コイルの辺 cdの導線の中に存在する電子を考える。この電子が時刻において
(2) 時刻において,コンデンサーで消費される電力を求めよ。
い
ローレンツカの大きさを求めよ。また,この力の向きは次の選択肢のうちどれね。
かの記号で答えよ。
(3) この消費電力の時間平均を求めよ。
選択肢:ア):x軸正の向き,(イ):x軸負の向き,(ウ):y 軸正の向き,
C
日:y軸負の向き, (オ): z 軸正の向き,(カ): z 軸負の向き)
y
B
3 コイルの中には電荷の分布が生じ, (2)のローレンツカとつりあう電場かハッ
の電場によって生じるコイル全体での誘導起電力の大きさVを
回転方向
b
V=V,|sin(wt + φ)|
P
と表すとき、V。とφを求めよ。
問3 (1) における電流の向き
a
また、電位が最も高い点は次の選択肢のうちどの点か。(ア)から(エ)の記号で蓄える
X
R
機
選択肢:):a, (イ): b, (ウ) : c, (エ): d}
0
-1
C
O
スイッチ S
1
以下の問では、コイルの辺 cd の位置はy>0 の領域には限らないとする。また。h
答えても良い(ただし、φは用いないこと)。
るい
問2 次にスイッチSを2側につなぎ、コイルに抵抗値Rの抵抗を直刃
る。
(1) 時刻tにおいて, 抵抗で消費される電力を求めよ。
(2 この消費電力の時間平均を求めよ。
