Physics
高中
已解決
電磁気
問4を最初からつり合いの式で出してしまったのですが大丈夫でしょうか？？
導体棒の速さがかになったとき, 回路を流れる誘導電流の大きさをIとする。
質量mの導体棒 PQをおく。 この導体棒には軽いひもと滑車を通して質量 Mの
とし,ひもの質量は無視できるものとする。また, 重力加速度の大きさをgとする。
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S7 電磁誘導
第4章 電気と磁気
**136 10分16点】 -/27
GI
て正しいものを一つ選べ。
の
た2本の導線レール ab, cdがある。 bd 間を抵抗Rの抵抗線でつ木平に
力の向き
F
左向き
ぎ、レール上に
車を通して質 Mのおし
eIB
りがつり下げられている。最初は落下しないようにおもりを手で
右向き
eIB
で支え。
したところ, おもりは静かに落下し始めた。導体棒はレール上を入、静かに
の
左向き
er'B
に手を数
に動くもの
erB
右向き
の
b
Q
a
AB
AB
問3 速さnはいくらか。
MgR
0
ときの速さをnとする。
MgR
の
MgR)
(MgR)?
BC
ひも
の
BL
m
d
P
C
のを一つ選べ。
H
大小関係
M
W>H
Mg
R-
BE
0
問1 1と導体権を流れる電流の向きの組合せとして正しいものを一つ選べ
Mg)
の
W>H
I
電流の向き
Mg
R
BL
Blu
W=H
0
P→Q
R
R)
Blv
OT
の
Q→P
の
W=H
R
Blv°
P-→Q
R
Blv?
Q→P
R
キルヒホッフの第2法則により,抵抗の電圧降下 RIは起電力 V=Blvに等しいから,
202 解答·解説
式のを式2へ代入すると,
ば
(Be)?
解答·解説 201
F=LIB=-
R
となる。式3+式のより,
ひ
RI=Blo
=Bo
R
……の
(m+M)a=Mgー
ひ……5)
となる。
となる。
はじめ,導体棒とおもりを静かに放したとき, ひ=0 として, 式⑤より, 加速度の大きと
B
R
レ
は,
ミ、
m+M9
である。導体棒とおもりの速さは増加するが, 加速度の大きさは減少する。 十分に時間が多
過すると加速度の大きさは0に近づき,速さは一定値に近づく。a=0として, 一定の流さ
を求めると,式⑤より,
大 妨げる磁場
。フレミングの左手の法則により,導体棒を流れる電流が受ける力の向きは図の左向
えである。この向きは導体棒の運動を妨げる向きである。この力の大きさFは、
0=Mg--
(B)?
ひ1
F=IBsin90° =IB …2
R
である。 と
MgR
(BO)?
B
となる。
F
【補足】 導体格とおもりが動き始めた時刻を=0 として,速さかの時間変化をグラフに示
すと下図のようになる。このグラフの接線の傾きは加速度に等しいことに注意しよう。
問4 おもりの速さがかのとき, おもりにはた
→ひ
T
ひ
→a
らく重力の仕事率(単位時間あたりの仕事)は,
W=Mgu、
問3のnを代入して,
ひ」
『Mg
問3 導体棒とおもりの加速度の大きさをaとする。ひもの張力の大きさをTとして、
導体棒の運動方程式(水平成分)は,
W=R()
BL
となる。
ma=T-F ……③)
このとき,抵抗を流れる電流の大きさは,
おもりの運動方程式(鉛直成分)は,
Blv__ Mg
Ma=Mg-T …①
R
BL
である。
である。抵抗で単位時間あたり生じるジュール熱は抵抗の消費電力に等しいから,
Mg)?
H=RI°=R|
Bl
よって,W=Hとなる。
(チ)、TたBI4
Mg= T
Mg= BIK
Mg = BEy 1
4= MgR
(84)
解答
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