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物理 高校生

交流発電機の原理 交流発電機が回転し続けるために加える外力の仕事率が抵抗での消費電力と保存するのは何故なのでしょうか? 誘導起電力は仕事はしないのですか?教えてください。

7/1029 7/29 10 交流発電機の原理 電磁誘導の骨格、出題 次の文中の空欄 ①〜13を埋めよ。 ただし①と⑧はイロのどちらかを その他は数式で記入せよ。文中の物理量は MKSA単位系で表す。 }の中から選び、 交流発電機の原理を考えてみよう。 図のように一様な磁界 (磁束密度B) の中に面積Sの 長方形 abcdの一巻きコイルを置き, 磁界に直交する軸のまわりに一定の角速度で回転さ せる。 コイルを貫く磁束のは周期的に変化する。 コイルがabを上にし,その作る面が磁界の 向きに垂直なときに時刻を0とし,かつこのときに磁界が面abcdを貫いている向きを破 束が正となる面の向きとすれば,=)となる。時間⊿tの間における磁束の変化 とするとき、コイルに生じる誘導起電力は, cd a b向きを電流の正の向きと LT, V=1 )/4t=30 であり、コイルの両端 pq に抵抗Rを接続して回路を形成 すると,図の状態で電流は (イ)ab, (ロb→a} の方向に流れる。 コイルの抵抗が無視でき るとすると、このときの電流I )であり,抵抗で消費される電力Pは,P ) となる。 次に回路を流れる電流が磁界から受ける力とコイルの回転に要する仕事を考えよう。 図の ように磁界の向きを方向, 磁界とコイルの回転軸に垂直な方向を方向, 座標原点を回転 軸にとる。 図の状態で,コイルの一部ab (長さ)が磁界から受ける力の大きさは電流Iを用 いて (ロ)下向き}となる。一方,図のコ であり,その方向は方向を{(イ)上向き, イルの回転からaまでの長さをとし, コイルの一部abの位置をx-y座標で表すと (土,日)=(8), }, またその速度は(フェ, by) = (),( たがってコイルの一部 ab が磁界から受ける力にさからって等速回転するために必要な仕事 )} となる。 し は単位時間あたりP=)となる。コイルの一部cdについても上と同様の議論がで またad, bcで受ける力はのまわりの回転運動を生じさせない。したがってコイル全 体で必要な仕事は単位時間あたり 2P' となり, 式を整理すれば電力Pと一致することがわか る。 N 4 d T a R B b B ◎電磁誘導 B ◎電磁誘導 亜(t) 閉曲線 IV ↓ C ~ ・回路程式 の向きを設定 I -(右手系) → の学 Vem (~ファラデー・ノイマンの法則) PR(t) = Pex(t) エネルギー保存 -46-

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物理 高校生

上の例では上流に進む時負の記号を用いて表しているのに問10では上流に進む時負ではなく正の3.5m/sだったのですがどうゆうことですか?

G 速度の合成 ●直線上の速度の合成 図9のように,船が川の流 TIJK, 下流に向かって進んでいる。 水の流れがないとき(これを静水時という)の 船の速度を [b] [m/s] 流水の速度を v2 [m/s] とすると, 川岸で静止して いる人から見た船の速度 [m/s]は次のように表される。 1001+02 resultant velocity (4) 速度vを,速度vと速度v2の合成速度といい,合成速度を求めるこ とを速度の合成という。上流に向かう場合には,同図⑥のようになる。 01=5m/s v2 = 2m/s 02=2m/s 静水時の速度 正の向き (b 流水の速度 流水の速度 静水時の速度 01=-5m/s 正の向き 川 V₁ V2 v' = vi' + v₂' 01 ひ2 = -5m/s + 2m/s =-3m/s 問11 流水の速さが1.2m に対して垂直な方 時の船の速さを1 ている人から見 速度の分解 (5) る」ということを表 分解するといい ●速度の成分 向のとり方によ 図11のように 方向) に分解す が多い。 この 向きを表す正 速度 の x 川上 15 v = v₁+V2 =5m/s+2m/s =7m/s 図9 川の流れに対して平行に進む船の速度 問10 流水の速さが1.5m/sのまっすぐな川を静水時の速さが 5.0m/s の船が進ん 発展 物理 でいる。下流に向かって進んでいるときと, 上流に向かって進んでいるときの, 川岸で静止している人から見た船の速さ(速度の大きさ)はそれぞれ何m/s か。 ②平面上の速度の合成 図10のよう に,船が川を横切って進む場合を考 10 B 1秒後 C C' 静水時の 川岸に対する 船の速度 船の速度 15 Aにいた船が,船首をBへ向け D=01+02 える。 静水時の船の速度を0] [m/s], 流水の速度を v2 [m/s] とする。 ( シータ 角を 0, 20 by とする 成りたつ Ux= V= また。 2x成

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