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物理 高校生

最初の問題から分かりません汗 誰か教えてください!お願いします。

★電磁気6 図1のように, 水平面上に平行で 2L [m] だけ離れた 2直線」と 12にはさま 2L れた領域がある。 その領域に, 平面に垂直で紙面の裏から表に向かう磁弦束密度B b, a L [Wb/m] の一様な磁場が加えられている。 導線と抵抗 R [Q] の2つの抵抗 2 d L B 器をつないで,図1のように1辺の長さが L [m] の正方形の形状をした回路を 作る。回路全体の質量を m [kg] とし, 導線の抵抗と2つの抵抗器の体積は無視 できるものとする。 図1 この回路を辺 ab が直線ムに垂直になるように平面上に置き, 直線1に垂直に右向きに運動させ, 2直線hと2に はさまれた領域を通過させる。 回路と平面の間の摩擦と回路の自己誘導は無視できるものとする。以下では辺ad が 直線iに重なった時刻を=0s, 辺 bc が直線1に重なった時刻を=h [s], 辺 ad が直線l2に重なった時刻を=2 [s], 辺 bc が直線 12に重なった時刻を=t3 [s] とする。解答にはh, 2, 13を用いてはならない。回路の速さが一 定値v[m/s] をとる場合を考える。 (1) 1, 12, tsを求めよ。 回路を流れる電流 (A] (2) 0SSiにおいて, 正方形 abcd を貫く磁束の大きさの単位時間当たりの増加 分を求めよ。 0 (3) 0SShにおいて, 回路を流れる電流を求めよ。また, 回路を流れる電流の0 t(s) SSBにおける時間変化を図2に図示せよ。 ただし, 図1でa→b→c→d→a の向きに流れる電流を正とする。 図2 (4) 0SShにおいて, 回路が磁場から受ける力の大きさを求めよ。また,回路が 回路が磁場から受ける カの大きさ[N) 磁場から受ける力の大きさの 0S広sにおける時間変化を図3に図示せよ。 (5) =0 から=13までに, 2つの抵抗器に発生したジュール熱を求めよ。 (6) =0 から=13までに, 回路を動かすために外力のした仕事を求めよ。 [12 静岡大) ちts) 図3 lN

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物理 高校生

電磁気の範囲の問題です。 (ト)でなぜ回路全体の抵抗はR+2ρvtになるのか分かりません。 解説お願いします🤲

気の両端に単位長さあたり pの抵抗値をもつ十分に長く細い導体レールを2本接続し, これらの2 時刻t= 0のときに導体棒が z=0の位置にあったとする。 導体レールと導体棒の間には摩擦がな 4図のように,水平な zy 平面内でy軸に沿って, 抵抗値 R の電気抵抗Rを置き, この電気 初理 91 こを答 討し まず, p=0である場合を考える。 時刻tにおいて, 抵抗 R, 2本の導体レール, 導体棒で構成される長方形の内側にある磁束 の大きさを答えよ。 (n)時刻tにおいて, 抵抗 R, 2本の導体レール, 導体棒で構成される回路に生じる誘導起電力 の大きさを答えよ。 (ハ)問(ロ)において抵抗Rに流れる電流の大きさを答えよ。また, 抵抗Rに流れる電流の向 きはy軸の正方向か負方向かを答えよ。 (=) 問(ハ)において抵抗Rに流れる電流によって, 抵抗Rから単位時間あたりに発生するジュー ル熱を答えよ。 (ホ)t=0からt=Tまでの間に発生した問(=) で求めたジュール熱の合計を答えよ。 ただし, このジュール熱の合計は, 横軸に時刻tをとり, 縦軸に単位時間あたりのジュール熱をとっ たグラフにおいて, t=0とt=Tの間の区間で横軸とグラフに挟まれた部分の面積と第し くなっていることに注意すること。 39.1 61× 10' (へ)導体棒をa軸の正方向に速さで動かし続けるためには, 導体棒にェ方向の外力を加加える必、 要がある。この外力の大きさを答えよ。 |次に,p>0である場合を考える。 単位時間あたりのジュール熱を答えよ。 フにその領域を斜線で描き表せ。 ンウムには質録 導体レール 10 49 導体棒 導体レール BO 抵抗R I 図 でた 、る式

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物理 高校生

(d)から教えてください > <

続いて、スイッチ S」 を開いた。その後, 図2のように、コンデンサー C」の機 板 AB 間に,断面の形が極板 A, Bと同じで, 厚さが AB間の距離の半分であり、 比誘電率が e, (E,>1) の誘電体を極板Aに接するように挿入した。ただし、コン 問4 デンサー C」の極板問隔をdとし、空気の比誘電率を1とする。以下の文章中の空 欄 と には適切な数式を記入し, (b)と(c)では{ }内から適 切な語句を選び, その番号を記入せよ。 A d 誘電体 II I 0 B Vo 図2 誘電体を挿入する前の極板 AB間の電位差をV。とすると,このときの AB 間の 電場の大きさE。は, E。= と表せる。その後,誘電体を挿入すると,誘 電体が入っていない領域Iの電場の大きさは,(b) { ① E。よりも大きくなる ②E。 よりも小さくなる(3。と等しい}。また, 誘電体が入っている領域IIの電場の 大きさは,(c){① E,よりも大きくなる(2 E。よりも小さくなる③ E, と等しい}。 このとき,極板 AB間の電位差は, Er, V。 を用いて, となる。 問5 さらに,コンデンサー C2の極板間隔を半分にしてから, スイッチS」 を閉じた。 このとき,回路には電流は流れなかった。コンデンサー C」 に挿入した誘電体の比 誘電率 e,を求めよ。 問6 コンデンサー C, の極板Bの位置を原点として, Bから極板 Aの向きにx軸をと る。極板Bの電位を0としたときの, AB間の位置×における電位を表すグラフを描 け。ただし,x=dとx=dでの電位の値がわかるように, 問4の V。を用いて示せ。 解答用紙には問4で誘電体を挿入する前の電位の様子が太い破線で描かれている。 38 12

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