東工大物理の過去問で質問です 電磁気の問題(d)ですが、加える外力が−になる理由を知りたいです

44 平行板コンデンサーにおける振動 面積Sの同じ形状を持つ導体極板AとBが間隔dで向かい合わせに配置された平 行板コンデンサーを, 真空中に置く。 このコンデンサーの極板間に、導体極板と同じ 形状を持つ面積Sの金属板Pを, 極板Aから距離を隔てて極板に対して平行に置 く。 真空の誘電率をE0として以下の問に答えよ。 ただし, 極板端面および金属板端 面における電場の乱れはなく, 電気力線は極板間に限られるものとする。 導線, 極板, 金属板の抵抗,重力は無視する。 また金属板の厚さも無視する。 A [A] 図1のように,極板AとBは, スイッチ SW を介して接続され,極板Aは接 地されている。 L x d 1 コンデンサー 317 P SW (2012年度 第2問) B 図 1 (a) スイッチ SW が開いている時, 極板A, B間の電気容量を求めよ。 團 (b) スイッチ SW を閉じた後, 金属板Pを電気量Qの正電荷で帯電させる。 こ の電荷によって極板AとBに誘導される電気量を,それぞれ求めよ。 (c) 問(b)において, コンデンサーに蓄えられている静電エネルギーを求めよ。 團 (d) 問 (b)の状態から, 金属板Pを電気量Qの正電荷で帯電させたまま, 金属板 の位置をxからx+4xまで微小変位させる。 この変位による, コンデンサー に蓄えられている静電エネルギーの変化量を求めよ。 ただし, x, d に比べて |4x|は十分小さく. (△x) は無視できるものとする。 微小変位によりエネルギ ーが変化するということは, 金属板Pは力を受 ることを意味する。 微小 変位の間は金属板Pにはたらく力の大きさは一定であるとみなして, この力を 求めよ。ただし、極板AからBに向かう向きを力の正の向きとする。

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

(3)で、台はかりに加わる力は、水の入ったビーカーの重力とガラス球が受けている浮力の反作用の和と等しいと、答えにかいてあるんですけど、台はかりはガラス球の重力は受けないのですか？ ガラス球の重力はどこにいくんですか？ 教えてください🙇‍♀️ 写真の1枚目が問題で、2枚目が答... 続きを読む

加速 537 ビーカーに水を入れ,台はかりでその重さをはかったら, 6.86Nであった。質量 50.浮力 0.400kg のガラス球をばねはかりにつるし, 右図のようにビーカーの水中に完全に入れたところば (1) ガラス球が受けている浮力の大きさ F[N] を求めよ。 ねはかりは 1.96N を示した。 重力加速度の大きさを9.80m/s²とする。 (3) このときの台はかりに加わる力は何Nか。 (2) (1) の浮力の反作用は何から何にはたらいているか。 (1) ガラス球にはたらく力のつりあい、 ビーカー+水 =6.86N 浮力 (水がからみ を押すゆり 0.400×9.80 N(台ばかりが (3) 水とビーカーにはたらく力の ばねばかり 196Nを 1糸がばね 31 c --0.40

(1)の問題で答えに"速度が一定ということは張力と重力の斜面に平行な分力と動摩擦係数がつりあっている"と書いてあるのでさがなぜですか？解説よろしくお願いします🙇‍♀️

82 ここがポイント・ 物体には斜面にそって上向きに糸の張力 T, 斜面にそって下向きに重力の分力 mgsin 30℃ および 動摩擦力 F'=μ'N がはたらき, この合力で加速度を生じる。 ただし,一定速度のときは, 加速度が 0 であり,物体にはたらく力はつりあっている。 斜面に垂直な方向には垂直抗力Nと重力の分力がはた らき,これらがつりあっている。 【解答 (1) 物体にはたらく力は図のようになる。斜 面に垂直な方向の力はつりあっているので, つりあいの式は N-mg cos 30°= 0 N = mg cos 30° よって動摩擦力は T-5.09.8×1/11/135 2 T=49N よって ×5.0 x 9.8× mg sin 30° N √3 2 1 μ'N=μ'mgcos 30° 斜面にそって上向きに動いているときの動摩擦力は斜面にそって下向き である。 速度が一定ということは、張力と重力の斜面に平行な分力と動 摩擦力がつりあっているということなので T-mgsin 30°-μ'mg cos30°=0 a = 0 T 向き 30° mg cos 30° N mg = 5.0×9.8Nxo>a+ [注 動摩擦力はμ' ではないことに注意する。

(3)でどうして電球Lの電流が50mAなんですか？ 40mAではないのですか？

必修 基礎門 ストン・ブリッジと電球 抵抗 R (40 [Ω]), R2 (80 [Ω]), R3 (20 [Ω]), スイッチ S1,S2, 電球L, 電流計 A1, A2 および 直流電源E (起電力 1.2 〔V〕) が図1のように接 続されている。 また、電球Lにかかる電圧と電流 の関係は図2で与えられる。 電源と電流計の内部 抵抗は無視できる。 (1) スイッチ S1 を開き スイッチ S を閉じた。 電流計 A2 の電流値はいくらか。 (2) (1) において, 電球Lの両端の電圧はいくらか。 (3) R3 を別の抵抗R』 に取り替えてから, スイッ チS1, S2 を同時に閉じたところ, 電流計 A1 に 電流が流れなくなった。 このときの R4の抵抗 値はいくらか。 T+ 所) R₁ 4092 R3 20Ω S2 電流 E1.2V 図 1 60 流 40 [mA] 20 ②,800 R2 S₁ 0 L 物理 図 2 A2 0.4 0.8 1.2 電圧〔V〕 電

Ⅱ（3）（ウ）ですが、仕事率U=Pe/tではダメなのですか？

実戦 基礎問 86 磁場中を運動する導体棒 ⅡI される。 図のように、水平と角度0の傾角をもつ導体の 平行レールが間隔で固定されており,上端には 起電力Eの電池Eと可変抵抗器がつないである。 長さ 質量mの細い導体棒ab をレールに直角 にのせ, レールに沿って滑って移動できるように なっている。また,磁束密度Bの一様な磁場が鉛直上向きに加えられており、 重力加速度の大きさはg とする。 導体の電気抵抗や導体棒ab とレールとの 間の摩擦力は無視できるものとして、次の問いに答えよ。 fini I. 可変抵抗器の抵抗がある値のとき,導体棒 ab はレール上で静止した。 ab を流れている電流の大きさはいくらか。 II. 可変抵抗器の抵抗をある値にすると導体棒 ab はレールに沿って上昇し, しばらくすると一定の速さになった。 この等速運動について考える。 (1) 導体棒 ab に発生する誘導起電力はどの向きにいくらか。 (2) このときの可変抵抗器の抵抗値 R を求めよ。 (3) 次の物理量を求めよ。 また,これらの間に成り立つ関係式をかけ。 (ア) 電池が供給する電力 PE (イ) 抵抗で発生する単位時間あたりのジュール熱P (ウ)導体棒 ab を上昇させるための仕事率 U 力学的エネルギーの変化、 外力の仕事 → - 電 a 電池の仕事 抵抗で消費される エネルギー 物理 BP ●電磁誘導とエネルギー保存の法則 金属棒の運動による電磁 誘導では,力学的なエネルギーと電気的エネルギーが相互に変 コンデンサーコイルに 蓄えられるエネルギー E (高知大) 青眼点 力学的なエネルギー金属棒やおもりの運動、外力でチェック。 電気的エネルギー閉回路に含まれる素子(電池など

Q1' Q2'の出し方を教えていただきたいです

問題 90 電気量保存の法則 ② 次の文中の空欄にあてはまる式を記せ。 図のように、電圧V[V] の電池 E1 と E2, 電 気容量 C〔F〕 のコンデンサー C1 と C2, および スイッチS と S2を接続する。 はじめ, スイ ニッチは開いた状態であり、コンデンサーは電 荷を蓄えていないものとして、次の操作 Ⅰ か らⅢを順に行う。 a2 S2 , b2 E1E2 C₁ Si bi 18 物理 C₂ 操作Ⅰ スイッチ S1 を a1, スイッチS2をa2 に順に接続した。 コンデンサー C] の右側の極板に蓄えられる電荷は, Q (1) 〔C〕である。 = 操作Ⅱ スイッチ Si を bi, スイッチ S2 をb2に順に接続した。 このとき、コ ンデンサーCの右側の極板および C2の左側の極板に蓄えられている電 荷をそれぞれ Q1 Q2 とすると,Q=Q1+Q2 である。 一方, キルヒホッ フの第二法則より、VをQ1. Q2, C で表すと, V= (2) 〔V〕である。 Q Q2をCVを用いて表すと, Q1 = (3) (C), Q2 (4) 〔C〕である。 操作Ⅲ スイッチ S1 を a1, スイッチS2をa2 に順に接続したあと, スイッチ S1 を b1, スイッチ S2をb2に順に接続した。 コンデンサー C」 の右側の極板 に蓄えられている電荷をC, Vを用いて表すと. (5) (C) であり、コン デンサーC2の左側の極板に蓄えられている電荷をC, V を用いて表すと, (6) 〔C〕である。 〈愛媛大〉

(2)のグラフがなぜ傾きゼロになるのか分かりません

基礎問 87 電磁誘導の法則 AI 1 図のように,直線AB で区切られた右側領域を, 磁束密 度の大きさがBの一様な磁場が紙面の表から裏に向かって 紙面に垂直に貫いている。 紙面上を1辺の長さが1の正方 形のコイル abcd が、 図のように一定の速さでこの領域 へ進入する。 直線ABと辺 ab は平行とする。 また, コイ ルの抵抗はRとする。 辺 ab が直線AB を通過する時刻を t=0 として, 以下の問いに答えよ。 (1) コイルを貫く磁束を,横軸を時刻t としてグラフに示せ。 ただし、磁 束密度の向きを正の向きとする。 (2) コイルに流れる電流Iを, 横軸を時刻としてグラフに示せ。 ただし、 a→b の向きを正とする。 (3) コイルの速度を一定に保つために加える外力Fを,横軸を時刻とし てグラフに示せ。 ただし, コイルの速度の向きを正とする。 (千葉大改) O 物理 B X C

（5）どう考えたら解説の式になるんですか？ 教えて欲しいです

B リード C 基本例題 12 等速円運動 >>44,45,47,48 なめらかな水平面上の点に、長さ0.50mの軽い糸の一端を固定し、他端に質量 1.0kgの物体をつけ, 速さ 2.0m/s の等速円運動をさせた。 (1) 等速円運動の周期 T [s] を求めよ。 (2) 物体の角速度 の [rad/s] を求めよ。 (3) 物体の加速度α [m/s'] の向きと大きさを求めよ。 (4) この運動を続けるのに必要な向心力 F〔N〕 の向きと大きさを求めよ。 (5) 糸が18Nまでの張力に耐えられるとするとき, 最大の角速度' [rad/s] を求めよ。 脂糸の張力が等速円運動の向心力の役割をしている。 2πr 緊習 (1) 等速円運動の周期の式 「T= V 第4章●等速円運動慣性力 31 より T 2×3.14×0.50 2.0 -1.6s (2) 等速円運動の速度の式 「v=yw」より -=4.0rad/s 2.0 V r 0.50 (3) 等速円運動の加速度の式「α=rω°」 より α = 0.50×4.02-8.0m/s2 KKS 向きは円の中心点0を向く。 (5) 角速度が最大のとき F=mrw=18 が成りたつ。 〈物体 向きは円の中心点0を向く。 (4) 等速円運動の向心力の式「F=mrw²」より F = 1.0×0.50×4.0² = 8.0N 2.0m (5 Somat F=1.0×0.50×⑦=18 よって 36 ゆえにω'=60rad/s 5 "L 1

この問題の解説で、波を少しだけずらす〜の所の意味がわかりません。分かりやすく教えて頂きたいです。影すみません！！

問題② x軸の正の向きに伝わる波があります。 次の図の実線で示された波が, はじめて点 線で示された波になるまでに 0.25 秒かかりました。 y [m] 1 7 VA 15 けた 2桁で答えなさい。 x [m] -1 しんぷく (1) この波の振幅, 波長, 速さ,振動数,周期はそれぞれいくらですか。 有効数字 (2) 実線で表された波で, 媒質の速度が上向きに最大になっているところを, x座 標で答えなさい。 ch as.o