Physics
高中
已解決
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
摩擦係数をμ,動摩擦係数をμ′とする。 重力加速度はg である。 R 以
外の抵抗や回路を流れる電流がつくる磁界は無視できるとする。
(1) Lが固定されているとき, Lが磁界から受ける力の大きさと向きを
求めよ。
(2) 固定がはずされたとき, Lは滑り出した。が満たす条件を求めよ。
(3)Lが滑り出したのち十分時間が経過すると, Lの速度は一定になる。
このときの電流の大きさ。 と速さvo を求めよ。
(4)Lが一定速度で運動しているときに, 摩擦によって単位時間当たり
に発生する熱量Qを求めよ。
(5)Lが一定速度で運動しているとき, 電池のエネルギーはどのように
消費されるか, 20 字程度で述べよ。
MIN
123 (1) 流れる電流 I は, オームの法則よりI=E/R であり (Lは動いて
いので単なる導線), 電磁力F は右向き (a→b の向き)で
(2) Lが動き出すことから F は最大摩擦力μMg より大きい。
EBl>μMg
EBI
R
MgR
(3) 等速度だから力のつり合いより
μ'Mg = I.Bl
キルヒホッフの法則より
Evo Bl=RI
EBI-μ'MgR
.. Vo
B²12
…". I₁ = μ' Mg
Bl
le <=
R
大F=IBl=
BO
VILEDA 動摩擦力
F' Mg \2
BU
m 'Mg
B²12
(5) 摩擦熱と抵抗でのジュール熱として消費される。 (22字)
実際に,電池の供給電力P は P=El= μ'MgE
Bl
Io´
= EBI
R
3
③
Vo
voBl
(4) (摩擦熱)=(動摩擦力)×(滑った距離) であり,単位時間 (1s間) には vo [m]
だけ滑るから
Q=μ'Mgvo=" (EBI-μ'MgR) js = q
#
SST
電磁力
電磁誘導では
エネルギー保
存にも注意を
R での消費電力 QR は QR=RI2=R
確かにP=Q+QRとなっている。 エネルギー保存則を考えるとき、連続的に続
現象に対しては,単位時間あたりで扱うことが多い
解答
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