✨ 最佳解答 ✨
かなりエネルギーの考え方を上手に使った解答ですね。まずコイルに電流が流れている時点でコイルにはジュール熱が発生します。コイルに電流が流れるのはコイルがどんどん導線Lから離れていっている、つまりコイルを貫く磁束が減っているからであり、要するにコイルを導線Lから離していっている外力のせいです、と解説は言っています。また運動エネルギーはコイルは一定の速さで動くので不変、つまり外力がした仕事＝コイルで発生したジュール熱になる、と言うわけです。最後にジュール熱が発生している、熱が発生しているので符号は正(負ならコイルはどんどん冷たくなります。電流が流れているのに冷たくなるのは直感的にもおかしいですね。)であり、それに伴い外力がした仕事も正にならないといけないので力の加えた方向＝コイルの移動方向となったわけです。
とても長くなって申し訳ありません。質問があればなんでもおっしゃってください。
なるほど！なんとなく分かったような気がするのですが、感覚的にコイルが導線から離れていってコイルを貫く磁束が減っていくと、発生するジュール熱は小さくなっていって、コイルの動きも鈍くなるようなような気がしてしまいます。でもそうならないのは、コイル自身が磁界の変化を妨げるように電流を流すからということで合っていますか？
確かに実際はコイルを貫く磁束が減るにつれコイルに流れる電流は減ると思いますが、今回は外力がコイルを一定の速さで動かすのでコイルの動きが鈍くなることはありません。外力の大きさはどんどん小さくなっていくでしょうね。
理解できました！
ありがとうございました🙇
しかしこの解き方で絶対に解かないといけないという訳ではありません。このコイルには時計回りに電流が流れているのでア、イ、ウ、エの四つの方向に流れる力の向きをフレミングの左手の法則から考えてみましょう。まずア、ウの方向にかかる力はそれぞれ逆向きに同じ大きさなので打ち消し合います。次にイ、エの方向にかかる力もそれぞれ逆向きですが、エ側にあるコイルの部分の方が導線Lに近い、つまり磁束が多いのでエの方向にかかる力の方がイより大きいです。(今回の条件ではたまたまエ側の電流がエの方向に力を受けるのであって、常にそうとは限りません。その都度フレミングを使って考えましょう。)よってイの方向に力を加えればコイルにかかる力をつりあわせてコイルを一定の速さで動かすことができます。