• ベストアンサー

物理 名門の森 電磁気 32番

問題の概要は、「スイッチ、電源、および長さ2lのソレノイドで構成されている直列回路があり、ソレノイドの左端、および中間部に二つの銅のリングA、Bがつるされている。スイッチを入れた直後、A,Bはそれぞれ動き出すか。また、動き出すとき、それはどちらの方向か」 というものです。解答では左端のリングは動き、中間部のリングは動かない(電磁誘導による)とされています。  しかし、スイッチを入れた直後ならばソレノイドは過渡現象により電流が流れないはずですよね?ならば、磁界の変化はなく、リングはどちらも動かないのではないのでしょうか?なぜ、この問題では過渡現象について考慮されていないのでしょうか。

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • rnakamra
  • ベストアンサー率59% (761/1282)
回答No.1

>スイッチを入れた直後ならばソレノイドは過渡現象により電流が流れないはずですよね? これは正しい。 >ならば、磁界の変化はなく これが間違い。 スイッチを入れた直後の磁界は"0"だが磁界の変化(時間微分といったほうがよい)は"0"ではない。スイッチを入れた瞬間に変化し始める。 電磁誘導において重要なのは磁界の大きさではなく磁界の時間微分。 たとえば、磁界の時間変化が正弦関数で表されるのであれば、時間微分が最も大きくなるのは磁界が"0"のときなのである。つまり、磁界が"0"の瞬間が一番誘導起電力が大きくなる。

moyasimoyasi
質問者

お礼

目からうろこでした。非常に助かりました。本当にありがとうございました!

関連するQ&A

  • 高校物理、電磁誘導

    図は直流モーターの原理を示している。長さl(m)の導体棒abがモーターの可動部分で、r(Ω)の抵抗を持っている。鉛直上向きに、磁束密度B(T)の磁界をかけ、スイッチSを入れたところ、M(kg)の重りが上昇し始めた。電池の起電力をE(V)重力加速度をg(m/s^2)とする。 (1)スイッチを入れた直後、導体棒を流れる電流Iを求めよ。 (2)重りの速さがv(m/s)となったとき、導体棒に発生する誘導起電力を求め、導体棒を流れる電流Iを求めよ。 (1)私はスイッチを入れると、電池によってbからaへと電流が流れ、導体棒に対し、左向きの力が働く (2)左は動くと、下から上へと向く磁束が減るから、増やそうと、aからbへと誘導起電力が発生する。と考えたのですが、この問題の状況はこれで正しいでしょうか?

  • 物理電磁気の問題

    物理の電磁気の問題が理解できず困っています。どなたか回答してくださるとありがたいです。 長さa[m]、質量m[kg]、抵抗値R[Ω]の抵抗棒2本と半径a[m]の導体環からなる回転子1,2があり、それぞれの導体環どうしと回転軸どうしをスイッチと導線でつなぎます。それぞれ磁束密度B[Wb/m2]の一様な磁界が鉛直上向きにかかっています。もちろん、回転子の摩擦、導体環、回転軸、導線などの抵抗は無視します。また、それぞれ自由に回転させたり、外部から力を加え回転させたりできます。 まず、回転子1に外部から力を加え、角速度ω[rad/s]で回転させます。このとき、抵抗棒の平均の速さ1/2aωを考えると、抵抗棒には大きさ1/2aω×B×a=1/2Ba^2ωの誘導起電力が生じます。 そして回転子2に電流が流れ、2の抵抗棒は磁界から力をうけて回転し、角速度が一定になったとき、回転子2の角速度はいくらかという問いです。   解説では、 求める値をω2とし、回転子2のそれぞれの抵抗棒に生じる誘導起電力の大きさをV2とする。(その向きは回転軸に近いほうが低電位になる向き。)いま、ω2が一定だから回転子2に働くモーメントは0である。 したがって、BIa×a=0  I=0 よってV1=V2 V1=1/2Ba^2ω=V2=1/2Ba^2ω2 よって、  ω2=ω となっているのですが ω2が一定だからモーメントが0という部分がよくわかりません。 回転子2のふたつの抵抗棒が磁界から受ける力が偶力となりモーメントが働き、角速度ω2で抵抗棒が回転しているのでは?というかそもそもI=0となるので抵抗棒は力を受けなくなるのに回転し続けるのでしょうか。 写真がみえづらく、申し訳ないですが、どなたか回答よろしくお願いします。

  • 電磁気の問題なんですが・・・

    次の問題が解けません><問題の内容は 図において、半径aの円形コイルの面が地球磁界の方向に並行になるように立てる。このコイルに電流Iを流した時、その中心にある磁心NSの振れθを求めよ。ただし、コイルの巻数をN、地球磁界の水平成分の磁束密度をBとする。 という問題です。わかる方がいたら回答よろしくお願いします><

  • ソレノイドの作る磁界、端部で半分、説明が理解できず

    こんにちは、ソレノイドについての質問です。典型問題なのですが、 ソレノイドの形成する磁界について、端部(長さ方向をお考え下さい)の磁界は、内部の磁界の半分となる。これを定性的に説明するのに、よくこう説明されています。 例: http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q1220709412 ソレノイドを半分の長さで切ったものを用意します。すると、その中心点の磁界は、元の半分の磁界になります。もとの長さのソレノイドの端部の磁界は、この半分ソレノイドの磁界と同じとなる。 もっともらしく聞こえるのですが、私は理解できずにおりまして、どうかご教示いただけないでしょうか。 なぜ、半分ソレノイドの中心部の磁界が、もとの長さソレノイドの端部の磁界と同じになるのでしょうか。 どうか宜しくお願いします。

  • 電磁気に詳しい方に質問です(高校レベル)

        図のように、銅製のレールを水平な床の上に平行に固定し、三つの電磁石をレールの間に並べて、レールの上に2本の銅製の棒A,Bをレールに直角になるように乗せた。 電磁石にはN極が上になるように直流電源が接続され、またレールには電池とスイッチが接続されている。最初、電磁石には一定の電流を流してあり、スイッチは開いた状態である。 問1.スイッチをa側に入れて電池に接続した とあるのですが、この回路はなぜ電磁石の作る磁場は上向きなのでしょう? また次の問題に「最初の図の状態に戻してからスイッチをb側に入れた」とあるのですが、b側に入れたら電池の+から電気が流れても、a側がつながってないから電気が流れないと思うのですが、回答を見るとa側にいれたときの反対方向で電気が流れています。 なぜでしょうか? 高校生で電磁気学が一番苦手なので詳しく教えてください。 お願いします。

  • 過渡現象について

    1)過渡現象の実験値と理論値の差異を述べよ。 2)直列回路と並列回路における過渡現象の差異を述べよ。 という問題です。誰か分かりますか?

  • 高校物理

    コンデンサー回路の問題で質問です。 内部抵抗の無視できる起電力のVの電池、大きさRおよびR1の抵抗、容量CのコンデンサーとスイッチSからなる回路がある。VとRは直列に、R1とCは並列になっている。 スイッチSを閉じた直後において、コンデンサーに蓄えられる電荷はいくらか。 この答えは〇で、解説には、はじめスイッチSがひらいている時、放電でコンデンサーの電荷は〇になっている。とありました。充電をしていないのになぜ放電できるのかがわかりません。 また、これは過度現象でしょうか? よろしくお願いします。

  • RLC直列回路の過渡現象

    RLC直列回路の過渡現象 RLC直列回路でt=0でスイッチをオンにしたときなんで印加電圧Eはすべてインダクタンスにかかるんでしょうか? RL直列回路ではそうなるということがわかるんですがRLC直列回路ではなぜそのようなことがわかるんでしょうか? 数式的な証明をお願いします。 教科書にはただそのようになるとだけ書いてあって数式的な証明がありません。 どうかよろしくお願いします。

  • 過渡現象(LC直列回路)

    直流電源にL、Cを直列に接続した回路で過渡現象解析 を行いました。Cの両端の電圧の理論式は V=E(1-cos(t/√LC))だと思うんですが、実験結果の波 形はスイッチを入れた直後、急激に立ち上がり、後は そのまま一定の値をとっているようなのです。これは なぜなんでしょうか?教えてください。

  • 電験3種 過渡現象,電荷について(理論)

    どうしても解けなくて悩んでいます。 どうかヒントでもいいのでよろしくお願いします コンデンサc1,c2の静電容量はそれぞれc[F]、2c[F]であり スイッチs1,s2は閉じられている。 この状態からスイッチs1,s2を同時に開いて、 それから時間が十分に経過して過渡現象が終了したとする。 (a)スイッチs1、s2が閉じたれているときのコンデンサc1に   蓄えられている電荷をもとめなさい (b)過渡現象が終了したときのコンデンサc1、c2それぞれの    電荷を求めなさい。 (a)の問いはc1Eだと思いますが、(b)が検討がつきません 放電で電荷は2つとも0にしかならないのでは?と考えています。 どうぞよろしくお願いします。