【4】
導
次の文章の空欄にあてはまる最も適した数式または語句を解答群の中から選びなさい。
図1のように、質量m,長さ1の導体棒ab の両端に質量の無視できる導線をつなぎ、固定さ
れた水平な絶縁棒上の点c, 点dに巻きつけ, 導体棒ab が水平になるようにつるす。点cと点
dの間隔を1とし、導線 ac, bd の長さをともにする。また,aの最下点を原点Oとして図1
のように水平方向にx, y 軸を,鉛直方向に軸をとる。この装置をy軸の負の方向から見た様
子を図2に示す。 さらに、 図1の上部
線
ar
か
にあるように、抵抗値 R の抵抗,起電
力Eの電池、スイッチSからなる回路
を導線につなげる。 また、 図1,2のよ
うに導線が鉛直方向となす角を0と
し、矢印の向きを正とする。以下では
重力加速度の大きさをgとし,導体棒
と導線の抵抗 および回路abdc におけ
る自己誘導は無視する。 また、導線は
たるまないとし、絶縁棒と導体棒の太
さは無視できるものとする。
S
p
TR
9 E
ZA
8
B
0
-a
x
図1
d
ZA
r
0
図2
B
a
x
スイッチSをq側に接続し,図1,2のように, z方向の正の向きに磁束密度の大きさがBの
一様な磁場 (磁界)をかけると、導線が鉛直方向と角度をなす状態で導体棒ab を静止させるこ
とができた。このとき, 導体棒には大きさ (1)の一定の電流が流れるため、 大きさ
(2)の力がx軸と平行に,x軸の (3) の向きにはたらく。 導体棒にはたらく力のつりあ
いにより, はtando = (4)をみたす。