物理
高校生
至急❗️❗️❗️
まるでくくった部分のH磁界の向きがどのように定まるのか分かりません。どなたか教えて下さい。
電磁気
134
42 電磁誘導
図1のように、絶縁録被覆した銅線を一様に巻いた長さ21のソレフィ
ドコイルがある。両端AとCとの間に直流電圧V。を加えたら電
が流れ、コイルの中心P点に強さHの磁場が生じた。コイル以外の
導線の抵抗は無視する。
I 次の場合,電源から流れる電流はI。の何倍になるか。また、P点
の磁場の強さはH。の何倍になるか。
の電圧%の電源の正の端子をBに接続し,負の端子をAとCに
接続する。
(2) B点を中心としてこのコイルを2倍の長さ(41)になるまで一様
っに引き伸ばして固定し,両端Aと Cとの間に電圧 Voを加える。
コイルを元の長さ(21)に戻し, 電圧 V%の電源の正の端子を』
に接続し,負の端子をBとCに接続する。
図2のように,固定したコイルの左端と中央とに,それぞれ銅の
リングR., Reがつるされている。スイッチSを閉じたとき、
(4) 電流が定常的になるまでの間に, Riと R2には電流が流れるか。
流れるとすれば,その向きはコイルに流れる電流と同じ向きか、
逆向きか。
(5) Sを閉じた直後, R, と Reは動きだすかどうか。動きだすとすれ
ば,その向きは左右どちら向きか。ただし, Ri, R2間の相互作用
は無視してよい。
R」
R2
A
B
C
V。
図1
図2
(東京大)
Level (1) o)
s
結局,
ルの
誘導電流i
(4) Sを入れると,コイルの自己誘導のため, 電
流は0から増していく(やがて Io= Vo/R に
落ち着く)。R.,Reともに右向きの磁束が増
すからそれを妨げる向きの誘導起電力を生じ,u
コイルとは逆向きの電流が流れる。
B増加
R」
R2
(5) Rを流れる電流とコイルを流れる電流は平
P
R」
P
R。
行で逆向きに流れるから反発力を生じる。つま
り R.は左へ動きだす。 一方, R2はコイルの中
央にあり,両側から反発力を受け,合力は0と
0
一
なるため,R2 は動かない。
Q
Q'
電磁力をくわしく調べてもよい。まず, Ri上で 。
180°正反対の微小部分P, Qに注目すると,図のよ。
うに電磁力子を受ける。上下方向はキャンセルする
が左向きが合力として残る。それはR」全体につい
ても同じことである。次に, R2の位置では事実上磁
場は0である。もし,あるとしてもソレノイドに平
行な磁場 H'で, P', Q’で働く力はキャンセルして
しまう。
ソレノイドコイルは電磁石であり,R., R2も1っ
の磁石とみることもできる。N極とS極の配列は右
のようになっていて, この図からも Riは左へ動き,
Reは動かないことがわかる。
P
i
H
H- P
f
H
Q
H
Q」
R
AS A
Re
N
SS N|SN
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