【演習】導体棒に生じる誘導起電力-高校物理をあきらめる前に

物理【電磁気】第26講『導体棒に生じる誘導起電力』の講義内容に関連する演習問題です。講義編を未読の方は問題を解く前にご一読ください。

導体棒に生じる誘導起電力ファラデーの電磁誘導の法則が具体的な回路でどのように使われるかを，典型問題を例にとって見ていきましょう！...

Contents

問題
答え

問題

鉛直下向き，磁束密度B[T]の一様な磁場中に，2本の長い導線ab,cdが間隔lで平行に置かれている。 bとcの間をスイッチS，R[Ω]の抵抗，内部抵抗の無視できる起電力E[V]の電池でつなぎ，導線ab,cd上に軽い導体棒PQを導線と垂直になるように乗せる（下図参照）。以下の各問に答えよ。ただし，導体棒と導線の間に摩擦はないものとする。

[Level.1]
Sを閉じた瞬間，導体棒が磁場から受ける力の向きと大きさを求めよ。

[Level.2]
棒の速さがv[m/s]になったときに，導体棒に流れる電流の大きさを求めよ。

[Level.3]
Sを閉じて十分時間が経過すると，導体棒は一定の速さに近づく。この速さを求めよ。

この下に答えを載せていますが，まずは自力で考えてみましょう。