電磁気に詳しい方に質問です（高校レベル）

質問

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。

回答No.1

Cupper-2 · ベストアンサー

＞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？
設問を良く読みましょう。
＞電磁石にはN極が上になるように直流電源が接続され…
上から見て、コイルがプラス側から右巻きに巻いてあるのでしょう。
これくらいは察してやろうぜ。

でもって二つ目は、磁力が消えるとき逆方向に電流が流れるからなんだな。
難しいことを書いても理解に苦しむだけだろうから、ちょっと抽象的に答えてみる。

検流計を繋いだコイルの中に磁石を通すと、磁石がコイルの中に入る方向の時はプラスに電流が流れ、
中央を過ぎて磁石がコイルの中から出ていく方向にあるときはマイナスに電流が流れる
って実験をやったことはないかい。
これは発電機の構造そのものなんだ。
エネルギー的には運動エネルギーが磁力になり、電流に変わり、熱として消費されるんだな。

お礼

ありがとうございます!!
その実験やったことあります(*^o^*)

回答No.2

chokiplay

磁場の中で電流が受ける力や電磁誘導の問題です。

3つの電磁石は問題にある上向きの磁場を作るための電磁石なので
電流は流しっぱなし。
N極が上になるように永久磁石を並べても問題の本質には影響しません。

まず、最初の質問ですが、
＞＞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？

スイッチとレールの回路も電磁石にはなっている事はなっていますが、
これと勘違いしていませんか？
N極が上になるようにしたのは出題者の勝手で、もし下向きにしたら以下の回答が逆向きになるだけです。

質問には書いてないけれど銅製の棒A,Bがレールの上を動いたんですよね？間隔が広がる方向へ。
フレミングの法則ですね。

次の問題は最初の位置に戻してからスイッチをｂにしたのではなく、
スイッチをｂに入れてから銅製の棒A,Bをレールの上を最初の位置に戻したのではないですか？
こちらもフレミングの法則です。反対の手ですが、、、

お礼

ありがとうございます!!!