物理
高校生
解決済み
(2)の仕事率の問題がわかりません💦
P=FvのFはなぜMgだけなのですか?
必解
平面内に置かれていて、磁束密度B[T] の一様な磁界
モーターの原理 右図で、コの字型の回路が水
糸
B
a
・E
M b
が鉛直上向きにかかっている。 Eは起電力E[V] の電
池,M は質量 M[kg] のおもりである。 摩擦はないも
OS のとし、回路を流れる電流のつくる磁界は無視できる
ものとする。 コの字型の導線の間隔を[[m], 重力加
速度の大きさをg〔m/s'] とする。 導体 abにはR[Ω]
の電気抵抗があるものとし, 質量は無視する。
○ (1) スイッチSを入れたところ, Mは上向きに静かに動き出した。 スイッチを入れた
直後の回路を流れる電流 [A] とおもりの加速度α [m/s'] を求めよ。
X(2) おもりの速さが一定になったとき,回路を流れる電流, 電池の消費電力, おもりの
速さ, 1s あたりに導体 ab で発生する熱量とおもりを持ち上げる仕事率を求めよ。
よって, I=長 [A], 向きはba の向き
解説 (1) スイッチSを入れた直後は, 右図で導体 ab の速さ v = 0
なので, 誘導起電力の大きさは 0
E
R
(
導る捕
1
糸の張力の大きさ T[N] は IBI [N] となるから, おもり M に
ついての運動方程式より 鉛直上向きを正として,
と
Ma=IBI-Mg
EBI
ゆえに、a= -g [m/s] 向きは鉛直上向き
MR
(2) 等速度運動になったから,導体 ab にはたらく力がつり
合っているので,そのときの電流の強さをI [A] とすると,
I'Bl-Mg=0
ゆえに IMG[A]向きはbaの向き
Bl
また,電池の消費電力 P〔W〕は,P=VIより,
MgE
Bl
P=I'E= -〔W〕
キルヒホッフの第2法則より、
E-vBl=RI'
よって,
I'
=
Mg
E-vBl
R
EBI-MgR
=
I' よりv=
[m/s]
Bl
B212
導体 ab で1s あたりに発生する熱量 Q[J] は,
M²g²R
Q=RI' 2= (J)
B-12
おもりを持ち上げる仕事率 P' 〔W〕は,P=Fvより,
P' = Mg ×
EBl– MgR_EBIMg—M²g²R [W]
B212
B-12
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丁寧にまとめてくださりありがとうございます!
おかげさまでしっかりと理解することができました。
本当にありがとうございます‼️🙇♀️