高校物理

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5分で解ける!自己誘導に関する問題

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5分で解ける!自己誘導に関する問題

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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47 練習 全部

解説

これでわかる!
練習の解説授業
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コイルに流れる電流が変化したとき、自己誘導によりコイルには誘導起電力が生じます。この誘導起電力Vの時間変化を求める問題です。

誘導起電力の大きさV=L×(ΔI/Δt)

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自己誘導によりコイルに生じる誘導起電力Vの大きさは、
V=L×(ΔI/Δt)
で表されます。電流Iの増加を妨げる向きに誘導起電力が生じたとすると、

高校物理 電磁気47 練習 図 赤字の書き込み全てあり 右の手がき図も含む

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となります。コイルにV=L×(ΔI/Δt)の大きさの起電力が生じるので、電池に置き換えて表しています。電位の基準はBとなるので、Bを0[V]、AをV[V]としました。 Aの電位はV=L×(ΔI/Δt) となりますね。

3つの時間帯のグラフの傾きを読み取る

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では、 1[s]あたりの電流の変化ΔI/Δt に注目してグラフを見ていきましょう。

高校物理 電磁気47 練習 グラフ

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グラフは横軸が時間t、縦軸が電流Iなので、 Vの大きさはグラフの傾きΔI/Δt となります。t=0~2.0[s]、2.0~4.0[s]、4.0~5.0[s]でそれぞれ傾きが異なるので、場合分けをして求めていきます。

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0~2.0[s]では、
V=5.0×(2.0/2.0)=5.0
2.0~4.0[s]では、
V=0
4.0~5.0[s]では、
V=5.0×(-2.0/1.0)=-10
となりますね。あとは、誘導起電力Vを縦軸に、時間tを横軸に取り、グラフを描きましょう。

答え
高校物理 電磁気47 練習 解答のグラフ
自己誘導
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