456 磁場中の斜面をすべり下りる導体棒■ 図のように,
磁束密度Bの鉛直上向きの一様な磁場中に, 間隔Lの2本の
平行導体レールが水平に対して角で固定されている。 2
本のレールは上端で導線により接続されている。このレール
上に水平に長さL, 質量m, 電気抵抗Rの導体棒 PQ をおく。
この棒に大きさの初速度をレールにそって下向きに与え
ると,その後棒は水平を保ち、 一定の速さv のままレールに
B
Vo
そって降下を続けた。 レールと棒との摩擦および棒以外の部分の電気抵抗はないものと
し,重力加速度の大きさをgとする。
(1) 棒を流れる電流の大きさと向きを求めよ。 Iは vo, R, B, L, 0 を用いて表せ。
(2) 棒にはたらく力のつりあいから速さ vo を, R, B, m, g, L, 0を用いて表せ。
棒で単位時間に発生するジュール熱Qを, R, B, m, g, L, 0 を用いて表せ。
(4) このジュール熱は何によって供給されているか。
(5) 磁束密度Bの向きが鉛直下向きのとき, (1)~(4)の結果はどう変わるか。
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