電磁気

【演習】導体棒に生じる誘導起電力

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!...
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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なった。 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。


答え

[Level.1]
右向き,\frac{EBl}{R}[N]

[Level.2]
\frac{E-Blv}{R}[A]

[Level.3]
\frac{E}{Bl}[m/s]

(※ 解説は現在準備中。)