右ネジをどのようにこれ使ってるんですか？磁力の向きないから分からないですよね。

電車の回生ブレーキは、 減速するときにモーターを発電機として 388 動くコイルに発生する誘導起電力 右図のように。 長い直 線状の導線にI[A]の電流が流れている。 1辺の長さが[m]の正 方形コイルを導線と同じ平面内に置き、矢印の向きにv[m/s]の 速さで動かす。 コイルの辺PSが導線 A から [m]の位置を通過 する瞬間,コイルに流れる電流を求めよ。ただし,コイルの抵抗 R〕 真空の透磁率を仰4 [N/A2] とし, コイルの自己インダ センサー 130 133~ クタンスは無視する。 389] 誘導起電力 右図のように, 鉛直上向きに磁束密度 B[T] の磁界がある。 長さ [m] の金属棒 OP が 点Oを中心 として水平面内を角速度ω 〔rad/s]で回転している。 OP の誘 導起電力の大きさはいくらか。 また, 点0と点Pのどちらの 電位が高いか。 センサー 134 M IN PAD b A S! kr→ JAB 解 390 モーターの原理 右図で, コの字型の回路が水 平面内に置かれていて、 磁束密度B[T]の一様な磁界 が鉛直上向きにかかっている。 Eは起電力 E〔V〕 の電 池 M 質量 [kg]のおもりである。 摩擦はないも 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]かり!! 〕 の電気抵抗があるものとし、質量は無視する。 AB a 凸 TES E (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 I [A] とおもりの加速度α〔m/s'] を求めよ。 (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。 132

ホイートストンブリッジです。（2）まではいいのですが（3）がどうしてもわからないです。 なぜ電流計が0だと（1）と電圧が同じになるんですか？ あとの計算でV1=80×10^-2 としてますが、これは（1）と流れる電流が同じということですよね？したら（1）のようにキルヒホッフ... 続きを読む

必修 11. 電流と磁場, 荷電粒子の運動 基礎問 電流と磁場 Ⅰ. 図1のように,長い導線を水平に南北方向に張り,そ の真下の距離 10 [cm] のところに小さな磁針を置いて、 導線に電流を流した。このとき,磁針のN極は西に 45° 振れて静止したことから,この場所での地球の磁場の強 さの水平成分は 25 〔A/m〕 であることがわかった。 (1) 導線にはどの向きに電流を流したか。 (2) 流した電流は何 〔A〕 だったか。 (3g) 次に導線を取り除き、かわりにコイルの頭を南北方向と垂直になるよ うに1巻きの円形コイルを置き、その中心の磁場が0となるようにした い。 円形コイルの半径を20〔cm〕 とすると, コイルに流すべき電流の強 79 さは何 〔A〕か。 ⅡI. 図2のように、紙面に垂直な導線P, Qに同じ強さIの 直線電流が流れている。Pの電流は紙面の裏から表に向か う向きに,Qの電流はPと逆向きに流れている。導線P. Qからの距離がともに4の紙面上の点Xに生じる磁場の (福岡大改・愛媛大) 強さを求め、その向きを図示せよ。 I H=- (r: 電流からの距離) 2πr () 円形電流の中心の場合 北 H=- ( r円の半径) 2r 45 C 15+0=3 P 0 10cm 図1 XA a. 3. ●地磁気 地球は北極をS極,南極をN極 精講 とする大きな一つの磁石であり,地表には 地球による北向きの磁場が存在する。 これを地磁気という。 【参考】 磁気量 (磁極の強さ) をmとすると, 強さHの磁場 から磁極が受ける力の大きさFは,F=mH である。 ●電流がつくる磁場 電流がつくる磁場の強さは電流の強さに比例するが, そ の強さを与える式は電流の形状によって異なる。 電流Iがつくる磁場の強さを Hとすると 電流ⅠⅡ (i) 直線電流 ( 十分に長い) の場合 a 図2 H 磁場 (A) SLO TA a 1 Gir Q ルの内部の場合 ソレノイドコイ H=nl (n: 1 〔m〕 あたりの巻数) ●右ねじの法則 右ねじの進む向き ●京靴の向きにとると、右ねじを回す 向きが磁力線の向きを表す。この 磁力 磁力線の向きの接線方向が磁場の間 である。 磁場 クトル和である。 ●磁場の合成 複数の電流による磁場は、各電流がその場所につくる磁場のベ I. (1) 磁針の向きより, 合成磁場の向きは北向 真上から見た図 きから西へ45° 振れているので、 導線の電流が 45 つくる磁場は西向きである。 よって, 導線を流れる電流の向き は、右ねじの法則より, 北向きである。 (2) (1)より、導線の電流がつくる磁場の強さをH [A/m] とす ると, H=25 [A/m〕 である。 電流の強さをI〔A〕 とすると, I 2×0.10 よって,I=5=5×3.14≒16 [A] (3) 円形コイルの中心の磁場が、 地磁気と逆向きで、同じ大き H= -=25 さであればよい。 コイルに流す電流の強さをI' 〔A〕 とすると, I' VI I 2ла 磁場H I. (1) 北向き Ⅱ. 磁場の強さ: -25 よって, I'=10 [A] 2×0.20 TARS KAME I. 導線P, Q の電流がそれぞれ点Xにつくる磁場の強さを H, HQ とすると, I 2лα H Hp=Ho= 導線 P, Q の電流がつくる磁場の向きは右図となる。 磁場の強さが等しく, なす角が120° であることより,合成磁場 の向きは右図の太い矢印の向きである。 また, 合成磁場の強さ Hx は , Hp (または HQ) と正三角形をつくることより, (2) 16 〔A〕 I 向き 2ла' Hx=Hp= 【参考】 成分で求めると, Hx=Hpcos60°×2=He となる。 北 R÷Á÷AN….... (3) 10 (A) a の図 磁力線 .25 [A/m) 電流 磁場 H₂O H60060° Far-102043: H₂ 図 a Q 第4章 電気と磁気 流と磁場, 荷電粒子の運動 177

(2)が4本になるのは何故ですか？

25 基本 3 波の干渉水面上の2点A,Bから,同位相で振幅, 振動数の等しい波が送り出されている。図の実線は, ある瞬間における波の山の位置,破線は,谷の位置 を表している。 次の各問に答えよ。 (1) 図の点P, Q, R, S のうち、大きく振動する点 と,ほとんどしない点はどれか。 (2) 2つの波が弱めあう点を連ねた線は, AB間に 何本あるか。 G

(1)番を教えてください。答えはアです。

例題 1 誘導起電力 図a のように、1辺の長さがαの正方形のコイル 図a PQRS が鉛直上向きで一様な磁束密度Bの磁場中 に置かれている。 コイルの面は磁場に垂直である。 図bのように磁束密度を時刻t=0Sから4までの 間にBo から0まで一定の割合で減少させた。 コイ 図b ルの全抵抗をとし 0<tくのときについて以 下の問いに答えよ。 BA Bo (1) コイルに生じる誘導起電力Vの電位は,アが 高いか, イが高いか。 (2) 微小時間tの間での磁束の変化⊿のを a, Bo, t, 4t を用いて表せ。 (3) コイル PQRS に発生する誘導起電力V を α, Bo, t を用いて表せ。 P Q の 向きを正とする。 P 0 B S ti R 5 10

写真の問題の赤線部についてですが、問題ではvがそれぞれ45°と角度が等しいことから、 赤線部のような作図をするとOPQが二等辺三角形になりOP=OQが半径であることから交点Oが円の中心であると求めることができると思うのですが、例えばPにおける角度が30°でQにおける角度が6... 続きを読む

85 ローレンツカ 一様な電場, または一様な磁場の中で, 正に帯電 した粒子が平面内を運動した。 図に示すように,平 面内の直線上に距離Lだけ離れた2点P, Q があ り,粒子は,点Pを直線と45°をなす方向に速さ 1916.h P V x 2 荷電粒子は磁場から進行方向に垂直なローレンツカ を受け, これが向心力となって等速円運動をする。点 P, 点Qを通りそれぞれの速度ベクトルに垂直な直線 をひく(図b)。 この2直線の上に円の中心があるの で, その交点が中心0になる。点Pにおける向心力は POの向きであるから, フレミングの左手の法則より 磁場は紙面に垂直で裏から表の向きになるので、⑤が正しい。 45° で通過した後、点Qを直線と45° をなす方向に同じ速さで通過した *A-0LMPI 5MODUSERT 問1 このとき, 電場や磁場の向きとして最も なものを、 右の①~⑥のうちから一つずつ選べ。 ただし、同じものを繰り返し選んでもよい。 電場の場合: 1 磁場の場合: 2 AOO GEL Pf 45° 図 b ひ (2016) 紙面に垂直で裏から表の向き 紙面に垂直で表から裏の向き 1 V

物理のレンズについてです。 ⑶が分かりません。 詳しい解説お願いします。

4 凸レンズに関する以下の問いに答えよ。 ただし、距離を表す記号は､すべて正とし、単位は[m]とする。 (1) 図1に物体PQ の実像 PQ ができるようすを示す。 焦点距離をf, レンズ中心から物体PQまでの距離を 4. 実像PQまでの距離をbとする。 このときのf, aおよび の関係を等式で表せ。 (2) 図2にP'Q' ができるようすを示す。 レンズ中心から虚像 PQ までの距離をとし, (1) と同様にf. および の関係式を導け。 (3) 図3に凸レンズを用いた顕微鏡の概略を示す。 レンズ1を対物レンズ, レンズ2を接眼レンズとし、それぞ れの焦点距離を および とする。 また, レンズ1と物体PQの距離をαy, レンズ1と2の中心間の距離を とする。 この装置を顕微鏡として機能させるための条件をup a, およびIに関する3つの不等式によっ て表せ。 このとき, レンズ1の実像およびレンズ2の虚像を利用する。 [ヒント] . 1つ目の条件 レンズ1では実像ができる。 . 2つ目の条件 3つ目の条件 レンズ1による実像はレンズ2の手前にできなければいけない。 レンズ2では虚像ができる。

物理のレンズについてです。 ⑶が分かりません。 詳しい解説お願いします。

4 凸レンズに関する以下の問いに答えよ。 ただし、距離を表す記号は､すべて正とし, 単位は[m]とする。 (1) 図1に物体PQの実像 PQ ができるようすを示す。 焦点距離をf, レンズ中心から物体PQまでの距離を 4, 実像PQ'までの距離をbとする。 このときの手, aおよび の関係を等式で表せ。 (2) 図2に虚像P'Q' ができるようすを示す。 レンズ中心から虚像 PQ までの距離をとし, (1) と同様にf, a および の関係式を導け。 (3) 図3に凸レンズを用いた顕微鏡の概略を示す。 レンズ1を対物レンズ, レンズ2を接眼レンズとし, それぞ れの焦点距離をおよび とする。 また, レンズ1と物体PQの距離を αJ, レンズ1と2の中心間の距離を とする。 この装置を顕微鏡として機能させるための条件をぃ および1に関する3つの不等式によっ て表せ。 このとき, レンズ1の実像およびレンズ2の虚像を利用する。 ヒント 1つ目の条件 レンズ1では実像ができる。 ・2つ目の条件: レンズ1による実像はレンズ2の手前にできなければいけない。 ・3つ目の条件 レンズ2では虚像ができる。

物理のレンズについてです。 ⑶が分かりません。 詳しい解説お願いします。

4 凸レンズに関する以下の問いに答えよ。 ただし、距離を表す記号は､すべて正とし, 単位は[m]とする。 (1) 図1に物体PQの実像 PQ ができるようすを示す。 焦点距離をf, レンズ中心から物体PQまでの距離を α, 実像 PQ までの距離をbとする。 このときのf, aおよびもの関係を等式で表せ。 (2) 図2に虚像P'Q' ができるようすを示す。 レンズ中心から虚像 PQY までの距離をとし, (1) と同様にf, および の関係式を導け。 (3) 図3に凸レンズを用いた顕微鏡の概略を示す。 レンズ1を対物レンズ, レンズ2を接眼レンズとし, それぞ れの焦点距離を および とする。 また, レンズ1と物体PQの距離を αJ, レンズ1と2の中心間の距離を とする。 この装置を顕微鏡として機能させるための条件をfun a, および1に関する3つの不等式によっ て表せ。 このとき, レンズ1の実像およびレンズ2の虚像を利用する。 ヒント] 1つ目の条件 レンズでは実像ができる。 2つ目の条件: レンズ1による実像はレンズ2の手前にできなければいけない。 . 3つ目の条件: レンズ2では虚像ができる。

ローレンツ力の範囲です。(4)について質問なのですがeは何故マイナスを付けないのでしょうか。

半導体を用いて磁束 密度を測定する。 図のように x,y,z軸をとり、電流の 担い手が電子である半導体を置く。この半導体は x,y, 方向の長さが α, b, c の直方体である。 x軸に垂直な 面をP, Qで,y軸に垂直な面をR, Sで表す。 (1) 半導体の面Rから面Sに向かってy軸の正の向きに 第19章・電流と磁場 161 A BI J [電流Ⅰ〔A〕 を流した状態で, 磁束密度B[T]の一様な磁場がx軸の正の向きに加わる ようにする。 このとき, 半導体の内部を平均の速さv[m/s] y 軸方向に移動する 電子(電気量 -e 〔C〕) は,磁場から力F [N] を受ける。 Fの向きと大きさを答えよ。 (2) x軸方向に電流を取り出さないものとすると、この方向に電場 Ex〔V/m〕 が現れる。 ① 電場 Ex が生じる理由を述べよ。 ② 電場 Exの大きさを求めよ。 ③ 定常状態で,面Pと面Qの間に生じる電位差 Vx 〔V〕 を求めよ。 ④ 電位が高いのは面P, 面Qのどちらか。 X ●(3) 半導体内の1m²当たりの自由電子の数をn 〔1/m² 〕 とする。 電子が移動する平均の 速さを,電流Iの関数として表せ。 OL ●●(4) α =5.0×10-3m, b=1.0×10m,c=5.0×10m, n=2.5×10 /m²の半導体を用い て磁束密度を測定した。 半導体に流す電流を I=2.0×10-A としたとき, 面Pと面 Qの間の電位差は Vx=5.0×10-V であった。 磁束密度Bの大きさを求めよ。 ただ し,e=1.6×10 - 19 C とせよ。

以前にも質問させていただきました。 写真についてですが、この導体棒が回路に繋がれていない時は、ローレンツ力と静電気力が釣り合っていて、この導体棒を回路に繋ぐとP→Qに向かって電子が流れますが、この現象の理解にあたって、「物体が置いてあるテーブルを引き抜くと、(垂直効力がなく... 続きを読む

V=vBlのルーツをさぐってみよう。導体棒をvで動かすと,中の自由電 子は P→Qの向きのローレンツ力 evB を受けて移動し(図a), Q端に集ま る。 一方, P端では電子がいなくなって + が顔を出す。 この +, - が P→Qの向きに電場Eをつくり、残りの 自由電子は evBとは逆向きの静電気力 FeEを受ける。電子の移動とともにEが 増し, やがて eE=evB となって力がつ り合うと,電子の移動は止む(とは言え, アッという間のできごと)。E=vBが電 場の最終値だ。 PQ間の電位差はV=El=vBl で P が高電位側なので図cのような電池に なっている。 図 a 図b 図 C ローレンツ力と要場の2つの力を 受ける P P 高電位 電流が流れる 電磁力 磁場中で 荷電粒子が動くローレンツカ 誘導起電力 金属棒が動く BA eE V evB evB Q 低電位 F=IBU f=guB V=vBl (いずれも垂直成分が命) ちょっと一言 ローレンツ力が電磁力と誘導起電力の原因になっているという認 識も大切。 磁気ではいろいろな量の向きの決め方が登場したが,電流がつくる 磁場は右ねじで,電磁力, ローレンツ力は1つの方法 (たとえば左手) すいしょう で扱える。 誘導起電力は右ねじが推奨法。