高校物理

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5分で解ける!導体棒の起電力に関する問題

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5分で解ける!導体棒の起電力に関する問題

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この動画の問題と解説

練習

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高校物理 電磁気45 練習 全部

解説

これでわかる!
練習の解説授業
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磁場を導体棒PQが垂直に横切るように動かす問題です。導体棒を含む回路を1巻のコイルとみなすと、コイルを貫く磁束が変化するので、このコイルには誘導起電力が生じます。

導体棒の起電力の向きは「右ねじの法則」

高校物理 電磁気45 練習 (1) 問題文

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まず、電流の向きから考えましょう。導体棒の起電力における 右ねじの法則 より、右手の4本指をvの向きからBの向きに回すと、親指がQからPの向きを指します。したがって、起電力は QからP の向きとなり、この向きに電流Iも流れます。

高校物理 電磁気45 練習 図 F、F'の矢印以外の赤字の書き込み全てあり

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次に電流の大きさIを求めにいきましょう。導体棒の起電力Vは、
V=vBℓ
と表されますね。このとき、抵抗値Rの抵抗の電位差もVとなるので、オームの法則より、
V=RI
です。 V=vBℓ を代入して、Iについて解けば答えになります。

(1)の答え
高校物理 電磁気45 練習 (1) 解答全て

導体棒には電磁力がはたらく!

高校物理 電磁気45 練習 (2)問題文

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物体が一定の速さで動くとき、加速度a=0となり、運動方程式F=maから、外力は0となるはずです。にもかかわらず、外力が必要になる理由がわかりますか?

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その答えは、 導体棒にはたらく電磁力 です。導体棒にはQからPへ電流Iが流れていますよね。この電流Iに外部磁場Bがはたらくことで、導体棒PQには電磁力Fがはたらくのです。 右ねじの法則 より、右手の4本指をIの向きからBの向きに回すと、親指が左向きを指します。

高校物理 電磁気45 練習 図 赤字の書き込み全てあり

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物体を右向きに一定の速さで移動させるとき、外力F'は電磁力Fとつりあう力になるので、 右向き にはたらくわけです。

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あとは、力のつりあいから外力F’の値を求めましょう。導体棒PQが受ける電磁力の大きさ F=IBℓ より、
F'=IBℓ
です。ここに(1)で求めたIの値を代入すれば、答えが求まります。

(2)の答え
高校物理 電磁気45 練習 (2) 解答全て
導体棒の起電力
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