写真の赤線部についてですが、なぜ1次コイルの誘導起電力の大きさは電源電圧(この場合、交流電源の電圧)と等しいのですか？

C 交流による送電 変圧器 世界中で交流がよく用いられて 1次コイル いる理由の1つに,変圧器(トラ transformer ンス) を使って簡単に電圧を変え られることが挙げられる。 変圧器は、図24のように共通 の鉄心に2つのコイルを巻いたも のである。 1次コイルに交流電流を流すと, 鉄心の中に変動 する磁界が発生する。 この磁界は2次コイルを貫く ため,電磁誘導によって2次コイルにも変動する電圧が発生する。 1次コイルの巻数を N1, かける電圧を V1, 流れる電流を In, 2次コイ ルの巻数を N2, 発生する電圧を V2, 流れる電流をIとし, コイルの抵抗 は無視できるものとする。 1次コイルに電流を流し, 時間tの間に鉄心 の中の磁束が⊿だけ変化したとすると, 1次コイルの誘導起電力の大き さは,電源電圧の大きさに等しくとなる。また、発 が鉄心の外に漏れないとすると,2つのコイルを貫く磁束の変化は等 しいので,2次コイルの誘導起電力の大きさは,V2-№.2c れる。したがって, 1次コイルの誘導起電力の大きさ V1, 2次コイルの で表さ 2次コイル 第4部 電気と磁気 図 24 変圧器 ル側で周波数は変化しない。 1次コイル側と2次コイ Check p.296式(2) V=-N² 40 4t 18 誘導起電力の大きさ V2 と, それぞれの実効値 Vie, V2e, および巻数N, Mi coraz N2 との間には, 次の関係が成り立つ。 V1_Vie _ N1 (21) V₂ V2e N₂ また,エネルギーの損失がない理想的な変圧器では, 1次コイルと2次 コイルで電力が等しい。このとき, 1次コイル, 2次コイルを流れる電流 の実効値をそれぞれ Ine, Ize とすると, Vielle = V2eze という関係が成り 立つ｡ 1 2 20 ■変圧器の2次側に何も接続しなければ, I2=0 となる。 このとき, 1次側は単なるコイルとなっ て電流が流れるので, Le0 である。 すなわち, Vielle = V2eIze は厳密には成り立たない。 実際の 変圧器では, コイルの巻数を多くするなどして Ize = 0 のときのeを小さくしている。

この問題で(2)書いてあるとおり電流による上向きの磁場があるはずですが、(4)でそれを無視して計算しているのは何故ですか

125* 細い導線で作った半径a [m]の円形レール (S, P間は切れている)があり,このレール面の中心 Oとレール上の点Pとの間には R [Ω] の抵抗が 接続されている。さらに,中心0とレールの間 には,レールに接しながら回転できる導体の棒 OQ が橋渡ししてあり, この棒は一定の角速度 ① [rad/s]で回転している。 レール面には,それに 垂直に磁束密度B [T]の一様な磁場(磁界) が紙面 の表から裏への向きに加わっている。 (1) コイル OPQを貫く磁束は4t〔s〕間にどれだけ増加するか。 (2) 抵抗R[Ω]の両端に発生する電位差V を求めよ。 また, 抵抗を流 れる電流の向きはO→PかそれともP→Oか。 S.P SP R Ø B 奉 SI (3) 抵抗R 〔9〕 で消費する電力はいくらか。 (4) 棒OQ が磁場から受ける力はいくらか。 その向きは回転と同方向 か, 逆方向か。 (5) 棒OQを一定の角速度 [rad/s]で回転させるために必要な外力の 仕事率 P はいくらか。 (東京電機大+ 筑波大)

この問題の(2)でLは導線ab,cdの2つと接してるので、最大摩擦力は2つ分の2μMgでは無いんですか？

123 鉛直上向きで磁束密度Bの界 中に, 十分に長い2本の導線 abとcd が水 ap 2 cd 7 平に間隔だけ隔てて置かれている。 ac間 R B には,抵抗値R の抵抗と起電力E の電池がE- I 20 接続されている。 導線 ab, cd間には,これ L 鉛直上方から見た回路 らと垂直になるように質量Mの導線Lが置 かれている。 はじめ, Lは固定されており, Lと導線 ab, cd間の静止

良問の風問125 (5)で、赤丸の中のような解き方をしたのですが(1枚目)、どこが違っていたのでしょうか。 直接は求められませんか？ エネ保存で求まるのは分かるのですが、、教えてください🙇‍♀️

125 細い導線で作った半径a [m]の円形レール (S, P間は切れている)があり、このレール面の中心 0とレール上の点Pとの間にはR[Ω] の抵抗が 接続されている。 さらに､中心0とレールの間 には,レールに接しながら回転できる導体の棒 OQが橋渡ししてあり、 この棒は一定の角速度 ③ [rad/s]で回転している。 レール面には, それに 垂直に磁束密度B [T]の一様な磁場(磁界) が紙面 の表から裏への向きに加わっている。 (1) コイル OPQを貫く磁束は4t [s] 間にどれだけ増加するか。 (2) 抵抗 R [Ω] の両端に発生する電位差V を求めよ。 また, 抵抗を流 れる電流の向きはO→PかそれともP→Oか。 26 図1のように、紙面に垂直で裏から表に向かう 磁場中に, 一辺の長さLの正方形のコイル ABCD が紙面内に置かれている。 コイルを通る磁場は一様 で、その磁束密度の大きさB が図2のように時間 とともに変化した。 コイルの電気抵抗をRとする。 (1) 時間帯Ⅰ (0≦t≦2to) について, を、時間tの AB 電磁気 O O SP R D (3) 抵抗R[Ω]で消費する電力はいくらか。 Pent (4) 棒OQ が磁場から受ける力はいくらか。 その向きは回転と同方向 か, 逆方向か。 (5) 棒OQを一定の角速度 [rad/s]で回転させるために必要な外力の 仕事率 P はいくらか。 A 0 ① B (東京電機大+ 筑波大) a O 83 143 O 図 1 C B O O 申切る様に誘導起電力資生!! B NOR O Val MoBℓ 1.8 A1-B5 = B-=-wa² WBA² 1=1x WBa² 2 wBa 6 (Mg (FB.l-R.M'Mg) (Bl)² [hb] 自然:P→ (3) PR=IV=RI²= WBG², R (WB))² af R 12/20ro Ad was F = I.Ba 〃 wBaz F= 2 x Ba R F=ⅠBLにも +255 = cu 8²a³) (5) 仕事率 J/S. X X (WB) at P=Fshoxaw 9 l 28 IND 4R twa w²B² at 2R 単位時間 [J/s]

ローレンツ力の向きがC→Dの向きになる理由を教えて下さい。

120 誘導起電力の発生のメカニズムを考えてみよう。 図に示すように,磁束密度B [Tまたは Wb/m²]の一 様な磁場(磁界) に垂直に置かれた長さ1〔m〕の1本の 導体棒 CD を, 棒自身にも磁場にも直角方向に速度v [m/s]で動かしてみる。 大 導体棒 D B V

ローレンツ力に関する問題です。 青部分の説明がよく分かりません。 どうして長方形PQRSの面積が減少すると【裏から表】向きの磁束の本数が減ることになるんですか？ どなたか分かりやすい言葉で解説してください🙇🏼‍♂️

(3) 「ローレンツ力電池」 と 《電磁誘導の法則》 の関係 Story の 「ローレンツ力電池」と「Story (②2の《電磁誘導の法則》 は、 どちらも起電力が発生するんですが,何か関係があるのですか? とってもいい質問だね。じつは, 図8のように,電磁誘導の法則の中 に「ローレンツ力電池」は含まれて いるんだ。 具体的には,どういうこ とですか? -電磁誘導の法則・ (Bが時間変化するとき) 「ローレンツ力電池｣ (Bが一定) 図8 ローレンツ力電池と 電磁誘導の法則 そうだねえ,たとえば,図9のよ うに磁束密度Bの磁界中で,長さ の棒PQが速さで右向きに進んで いるとしよう。 これは図5 (p.221) で見た棒PQと 全く同じ状況だね。 図5では「ロー レンツ力電池」の考え方を使って, 発生する起電力を求めてきたけど, ここでは電磁誘導の法則を使って, ①起電力の向き, ②起電力の大きさ を求めてみようね。 ①発生する起電力の向き 図9のように, 閉回路 PQRS を 定める。棒PQが右へ動くと, 長方形 PQRSの面積 〔²〕はどんど ん減少していく。 つまり、閉回路PQRSを貫く磁束はどんどん減 少していく。 起電力の向き B イヤ! ◎磁束の減少 減少を妨げる 磁界の向き C誘導電流 の向き XC S R 図9 棒PQは図5と全く同じ よって,このとき発生する起電力の向きは,磁束の減少を妨げる向 き,つまり磁束を増加させようという向きで,図9のようにP→Qの 向きになる。これは、図5の起電力の向きP→Qと合っているね。

⑵が分かりません。 なぜcosθが出てくるのでしょうか。

これらを 方が測定に 抵抗 抵抗と 値測定の a), EN 電圧計 あり、 には電 実際の低 慮しな の両端の はいくら 抵抗値 内部抵 だけか た抵抗 Mizo Phys + ずっそ の拡 一流を ざい。 182) 図のように、4本の平行導線 A,B,C,D が鉛直に配 置されている。 A, Cには同じ向きに大きさⅠ [A] の電流が 流れ, B, D には A, Cと逆向きで同じ大きさの電流が流 れているものとする。 2図に, 導線 A,B,C,Dに垂直 な断面図を座標軸とともに示してある。ただし, 磁束密度 Bと磁界 (磁場) Hの関係はB=μH で与えられ,ここでは 真空の透磁率 μo=4×10-' 〔Wb/A・mまたは N/A2] を用い てよいものとする。 A 1図 A B Ou 0 -2a 3図 Ou (1) 解答欄 (3図) に磁力線のようすを描き, 磁力線上に矢 印で磁界の向きを示せ。 図 8 -a B Ø 2a (2) 2図の原点Oにおける磁束密度の大きさを Ⅰ, Mo およ び図中のα [m] を用いて表せ。 (3) A,B,C,D の電流配置は原点0の付近に一様な磁界 を生じる配置として知られている。 この磁界の向きを適 当に選んで原点 0 付近の地磁気の水平成分を打ち消すよ うにしたい。 2図でα=1mとしたとき, 打ち消すのに必 要な電流 I のだいたいの大きさを下から選べ。 ただし, 磁束密度で表した地磁気の水平成分の大きさ は3×10-5 〔Wb/m² または N/A・m] 程度とする。 [1mA, 10mA, 100mA, 1A, 10A, 100A, 1000A] (4) AがBとCの電流から受ける合力の向きを解答欄 (3図) に作図し, 矢印で示せ。 18 定の面ココ答 (1) (2) (3) (4) (5)

電流と磁場の問題です。 なぜ（3）は（Va -Vb）になるのでしょうか。 解説よろしくお願いします。

閉回路 【問題6】 図のように, 紙面上に2本の十分長い金属製のレールが間隔dで平行に固定され, レール上にレールと 垂直に2本の金属棒a, bが置かれている。 それぞれの金属棒は互いに平行を保ったままでレール上をなめ らかに動くことができ, 2本のレールと2本の金属棒とで囲まれた長方形状の回路が形成される。 レールの 電気抵抗は十分小さく, 金属棒だけが電気抵抗を持っている。 したがって, 金属棒a, b がどのように動い ても回路の電気抵抗は一定で, その値をRとする。 また, レール間には, 紙面と垂直方向に磁束密度Bの 一様な磁界がかけられている。 いま、 金属棒a を一定の速さ 金属棒 b 金属棒 a® で紙面の右方向に動かし続けた。 以下の問いに答えよ。 一般に磁束密度Bの磁場中で,長さLの導線が磁場と 垂直な方向に速度で動くとvBLの誘導起電力が発生し, 電流Ⅰが流れている導線は, 磁場からIBLの力を受ける。 (1) 金属棒a を動かしたら図の方向に電流が流れた。 金属棒a を動かし始めた直後の, 46 . (3) 金属棒b が動き出し, 速さがvに達した時の, (a) 回路を流れる電流の大きさ レール をd, Va, Vo, R, B を用いて表せ。 (4) 十分時間が経過した後の 牛の向↑ 磁束密度 B レール (a) 回路を流れる電流の大きさ (c) 金属棒b の速さ をd, va, R, B を用いて, または,数値で表せ。 VB LA 電流の向き (a) 回路を流れる電流の大きさ (b) 金属棒a を動かすのに必要な力の大きさ をd, va, R, B を用いて表せ。 F=1Bd (2) 金属棒a を動かし始めた直後、金属棒b もレール上を動き出した。 左手の法則 (a) 金属棒b が動き出した方向は、金属棒a の動いている方向と同方向,逆方向のいずれか。 (b) この時、金属棒b が受けた力の大きさをd, Va, R, B を用いて表せ。 (b) 金属棒a を動かすのに必要な力の大きさ Va (b) 金属棒a を動かすのに必要な力の大きさ 1 右手の法則により上向きに力がむく d

この2つは電流の向きが違うのになぜ磁界の向きが同じなのか教えて下さい。

決め方は? 》 で決めます! る磁界が発生する」 とパッと思 T H mamm H (まっすぐ) 図a H I (巻 第4章 電流と磁界(物理基

解説してほしいですm(_ _)m

55 地磁気の南北方向に十分長い導線を水平に張り, その 真下d[m] の所に小さな方位磁針を置く。電流I。[A] を流すと Nは東に30°振れた。電流の向きと地磁気(の 水平成分)H。を求めよ。 また, Nを東に60°振らすの に必要な電流Iを求めよ。 北 |30 S 南導線