理科
中学生

(3)の答えがイになる理由が分かりません。解説お願いします

石川県 電源装置 5 電流 電流と磁界 電流と磁界に関する, 次の実験を行った。 これをもとに 以下の各問に答えなさい。 図 1 [実験] エナメル 線でコイルと回 転軸をつくり, 回転軸のエナメ ルをすべてはが した。 図1のよ うに回路をつ くり, コイルの 下部を黒く塗っ コイルの下部 た。 その後, スイッチを入れたところ, 回路にはの 向きに電流が流れ, コイルの下部が の向きに力を受 け, コイルは動き始めたが、間もなく静止した。なお, 電源装置からは一定の向きに電流が流れるものとする。 問1. 基本 一定の向きに流れる電流を何というか、 (2点) 書きなさい。 問2. 磁界の中でコイルに電流を流すとコイルに力がはた らく。この現象を利用したコイルの活用について述べた ものはどれか,次のア~エから適切なものを1つ選び, その符号を書きなさい。 (2点) ア, 懐中電灯を点灯する。 イ. 扇風機で送風する。 ウ 手回し発電機で発電する。 軸受け スイッチ コイル 1.8 理科 | 78 0 抵抗器 電流計 回転軸 ||観察する向き U字形磁石 問4.実験 サイルと た。 スイ ルはどの ア~エか 1つ選び さい。 ま 石による さい。 ア 6 物質 体の 山田 れをも [実験] うに 線に に, いレ 力の をつ
8 流の大きさは何 mAか, 読み取っ て書きなさい。 ア. 0°から180° イ. 90°から270° (3点) (2) 電流の大きさを 変えて,抵抗器に 300mAの電流を5秒間流したとき, 抵抗器が消費す る電力量は何Jか, 求めなさい。 ただし、 抵抗器の抵 抗の大きさを20Ωとする。 (3点) 図3 N ウ. (3) 図3は、図1の 装置を の向 きに見た模式図で ある。 コイルが回 転し続けるよう に,スイッチを入 れたり、切ったり する。 コイルの回 転を止める力がは たらかないように するためには, コ イルの黒く塗った部分が図3のどの範囲を通過してい るときにスイッチを切った状態にしておかなければな らないか,次のア~エから最も適切なものを1つ選び, (3点) その符号を書きなさい。 135° 90° 100 45° 180° コイルが 0° 回転する方向 360° S 180°から360° エ.270°から360°と0°から90° 旺文社 2024 全国高校入試問題正解 3 5A ulundual + 225° MA 270° ※315° ーコイルの黒く 塗った部分 るま を、 した た 問1 落 t 問

回答

言葉で説明するのが難しいですが、図3の黒く塗った部分はフレミング左手の法則で考えると、最初、力が←向き、磁界が↓向きなので、紙面手前から奥に向かって電流が流れていることがわかります。下側の電流が手前から奥ならば、黒く塗ったところのちょうど反対の位置にあたる上側では、奥から手前に電流が流れていることになります。(コイルなのでグルグル巻かれている)つまり、下側では←向き、上側には→向きの力がはたらき、うまく時計回りに周り出します。

90度の位置で、黒い部分にはたらく力の向きは、電流が手前から奥に、磁界が下向きなので、ちょうど←向きになります。反対側にあたるコイル右側では、→向きになります。黒い部分とその反対側を見ると、0度の時と力の向きは全く変わりません。磁石の向きも電流の向きも変わらないので当然です。ということはコイルを左右に引っ張る力がはたらくだけで回転は起きそうにないですね。実際は0度から90度の部分での慣性があるので、90度を超えてもまわりつづけるだろうと思われますが、もし90度の位置で電流を流しはじめていたとしたら、まわりはじめないはずです。

90度を超えた位置(例えば135度)でも、黒い部分の電流の向きと磁界の向きは変わらないので、同じく←向きに力を受け、反対側(315度)では→向きに力を受けます。
0度から90度の範囲では、この向きに力がはたらけば時計回りの回転の駆動力となるわけですが、90度を超えると、回転する向き↻とは逆向きに力を加えていることになるので、このときに電流を流すとモーターが回らないということになります。

言葉で説明しているのでイメージが湧きにくいかもしれないです…

ブドウくん

僕がダラダラ書き連ねたのを読むより、この動画見てもらった方がはやいですね。
https://youtu.be/7cBeHPecBII?si=vNsRAhmK0pohN9Ks

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