高校物理

高校物理
5分で解ける!電磁力(電流が磁場から受ける力)に関する問題

2
Movie size

5分で解ける!電磁力(電流が磁場から受ける力)に関する問題

2

子どもの勉強から大人の学び直しまで
ハイクオリティーな授業が見放題

カンタン登録1分

この動画の問題と解説

練習

一緒に解いてみよう

高校物理 電磁気41 練習 全部

解説

これでわかる!
練習の解説授業
lecturer_avatar

導体棒PQに電流を流し、外部磁場による電磁力を発生させる問題です。 電磁力 の方向と大きさの求め方に注意して、一緒に問題を解いてみましょう。

「おもりを静止」⇒力がつり合っている

高校物理 電磁気41 練習 全部

lecturer_avatar

文章をサッと読んだだけで、どんな現象が起きているのか理解することは難しいです。与えられた情報を図に書き込んでいきましょう。

lecturer_avatar

まず、N極とS極の間には、N極からS極に向かう方向に磁場がはたらきます。問題文には、周囲の物質の透磁率も加味した磁場の値である磁束密度Bが与えられていますね。つまり、磁束密度BはN極からS極に向かう方向です。さらに、 「おもりを静止」 という表現に注目しましょう。おもりにかかる重力mgと張力Tの力がつり合い、 T=mg となっているということです。。

高校物理 電磁気41 練習 図 赤字の書き込み全てあり

導体棒PQで、電磁力Fと張力T(=mg)がつりあう

lecturer_avatar

求めたいのは導体棒PQに流れる電流Iの方向と大きさですね。したがって、今度は導体棒PQに注目して図を書いてみます。

高校物理 電磁気41 練習 手書きの図 Iとその矢印消す F=IBℓとその矢印消す

lecturer_avatar

導体棒PQは、取り付けられている糸から左向きにT(=mg)の力を受けます。さらに、PQには電流Iが磁束密度Bと垂直な向きに流れているので、 電磁力 がはたらきますね。電磁力の大きさをFとすると、公式から F=IBℓ で表すことができます。この Fが導体棒PQにはたらく左向きの張力T(=mg)とつりあう とき、 おもりは静止 するのですね。

高校物理 電磁気41 練習 手書きの図 Iとその矢印消す

lecturer_avatar

電磁力Fが右向きにはたらくことがわかりました。このとき電流Iの向きはどうなりますか? 右ねじの法則 より、右手の4本指を電流I→磁束密度Bにまわすと、親指の向きが電磁力の向きになるのでした。いま、QからPの向きに電流が流れるとすると、右ねじの法則から電磁力は左向きとなってしまいます。したがって、QからPへ電流が流れるのは間違いですね。 PからQの向きに電流が流れる とすると、右ねじの法則から電磁力は右向きとなります。

高校物理 電磁気41 練習 手書きの図

F=IBℓ=mgを電流Iについて解こう

lecturer_avatar

電流の方向は PからQの向き だとわかりました。このとき、導体棒にはたらく力のつりあいより、
F=IBℓ=mg
と立式できます。あとは、求めたい電流Iについて解けばよいですね。

答え
高校物理 電磁気41 練習 解答すべて
電磁力(電流が磁場から受ける力)
2
友達にシェアしよう!
Logo black
Register description
  • すべての授業の「要点まとめノート」「問題・解答」をPDF無料ダウンロードできる
  • 学校で使っている教科書にあわせて勉強できる
  • わからないところを質問できる

      会員登録をクリックまたはタップすると、利用規約・プライバシーポリシーに同意したものとみなします。
      ご利用のメールサービスで @try-it.jp からのメールの受信を許可して下さい。詳しくは
      こちらをご覧ください。

      この授業のポイント・問題を確認しよう

      電磁気

      Logo black
      Register description

          会員登録をクリックまたはタップすると、利用規約・プライバシーポリシーに同意したものとみなします。
          ご利用のメールサービスで @try-it.jp からのメールの受信を許可して下さい。詳しくは
          こちらをご覧ください。

          磁気量と磁場(磁界)の関係

          Logo black
          Register description

              会員登録をクリックまたはタップすると、利用規約・プライバシーポリシーに同意したものとみなします。
              ご利用のメールサービスで @try-it.jp からのメールの受信を許可して下さい。詳しくは
              こちらをご覧ください。

              高校物理