物理
高校生

2番の(2)についてこのように立式できる理由を教えて下さい

図のように, 下向きの磁東案度の大きさがBの一様磁場を考える。この磁場中に、 千住aの円形レール二つを十分離して、 磁場に対し垂直に固定する。それぞれの円形 レールの上に,図のように金属棒をのせる。金属棒は円形レールと A, A°で接してお り, 円形レールの中心0. 0'の回りを, 自由に回転できるものとする。ここで, 円形 レールと金属棒の摩擦は無視する。衝線を使い、図のような電気回路を作る。Sはス イッチ, ァとRは抵抗値がァとRの電気抵抗を意味する。 また, 電気抵抗Rの両端をC Dと呼ぶことにする。 右側の金属棒に外力を加え続け,図で示される方向に一定の角速度ので, 常に回し 続けるものとする。円形レール, 金属棒,電線の電気抵抗は無視するものとして以下 の問に答えよ。 II はじめに,スイッチSを開いておく。 (1) OA間に発生する誘導起電力の大きさを求めよ。 (2) 抵抗Rに流れる電流の大きさを求めよ。 また, その方向は「C→ DJ, 「D→C」 のいずれであるか答えよ。 I 次に,左側の金属棒を動かないように固定し, スイッチSを閉じる。 (1) 0'A'間を流れる電流の大きさを求めよ。また, その方向は「O'→ A'], 「A'→ O」のいずれであるか答えよ。 (2) 0'A'間に発生する金属棒を回そうとする力の方向は, 右側の金属棒の回転と 「同方向」,「逆方向」 のいずれであるか答えよ。 I 次に,左側の金属棒を自由にしたところ, 一定の角速度の"で回転する な った。 (1) 0'A'間を流れる電流の大きさを求めよ。 (2) 0'A'間に発生する誘導起電力の大きさを, @', a, Bを用い の起電力によって作られた電位は, 0, A'のどちらが高 (3) o'をo, r, Rを用いて表せ。 (4) rを固定し,Rを変化させることを考える。 このとき び無限大の極限で, o'の値がどうなるか理由と共に簡単に -32-
( 抜) B o 金属棒 A 0。 0● に C のTH 5自 トロ 円形レール R 賞地内 トn S D 電線 つE 示 ナ S1 る Ⅱ る 向 o 十 o い代atsteさ を さ ブn日 - 33 -
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