ベストアンサー 電気系 2011/06/29 23:43 磁束密度が0.5[T]の平等磁界内に長さ50[cm]の導体を磁界の方向と30°の方向におき、 これを、磁界と直角方向に20[m/s]の速度で動かしたとき導体に誘導する起電力を求めよ。 解説つきで詳しくお願いします! みんなの回答 (1) 専門家の回答 質問者が選んだベストアンサー ベストアンサー EleMech ベストアンサー率52% (393/748) 2011/06/30 23:50 回答No.1 電磁誘導による起電力を発生させるのに必要な事は、導体が磁束をどれだけ切る移動をするのかという事です。 つまり今回の問題で重要な部分は、磁界の方向に対して直角に移動させるという所です。 導体の角度が30°というのは、それほど重要な項目ではありません。 その為、起電力eは、 e = B・L・V・sinθ の式より、 e = B ・ L ・ V ・ sin90° = 0.5 ・ 0.5 ・ 20 ・ 1 = 5 (V) になります。 実際なら、導体の角度が30°というのは、磁力元からの距離が変わるので、磁束密度も変わるはずですが、机上の練習問題なら無視してよいと思います。 広告を見て全文表示する ログインすると、全ての回答が全文表示されます。 通報する ありがとう 0 カテゴリ 学問・教育自然科学物理学 関連するQ&A 電気系 磁束密度が0.6[T]の平等磁界中を、磁界と直角に置かれた長さ0.5[m]の導体を、磁界と直角方向に10[m/s]の速度で動かしたとき、導体の両端に生ずる起電力はいくらか? 解説付きでお願いします;;;;; 誘導起電力の大きさ 誘導起電力は、ファラデーの法則からN回巻のコイルを貫いている磁束がt(s)間にΦ(wb)だけ変化したとすると、 瞬間の誘導起電力は e=-N・Φ/t となります。 1点目は、磁束が電流に比例するから、(略) e=-L・I/t となる。 Lは自己インダクタンス という説明があるのですが、磁束が電流に比例するというのは、経験則?法則なのでしょうか? 2点目は、磁界を導体が切るときの誘導起電力の大きさについてですが、磁束密度B(T)、導体の長さL(m)、導体が磁界を直角に切るときの速度をv(m/s)とすると、e=Φ/t=BLv と示されているのですが、なぜ磁束を切るときは、e=Φ/t となるのでしょうか。コイルのように巻数Nがないことはわかりますが、単に磁束の変化を時間で割ることで求められると言うのがわかりません。 物理の問題 磁束密度1Tの磁界中に長さ0.5mの導体をおき、これを30m/sで運動させる。 (1)この導体に発生する起電力はいくらか? (2)導体に電流が流れたとして10Nの力が働いているとき、引き続き同じ速度で運動させるのに必要な機械動力はいくらか? (3)このときの負荷電流はいくらか? 解ける方は、お願いします。 天文学のお話。日本ではどのように考えられていた? OKWAVE コラム 電磁誘導について ある物理の参考書に、電磁誘導による起電力はローレンツ力によるものだとして説明している図があります。 スキャンするには少し汚いので、自分で大体の図を書いてみましたが、これをアップロードしようとしたらOKwaveの都合で出来ませんでした。しかし、下の私の質問でそのような図は比較的容易に想像していただけるものと思います。この説明にはどうしても理解できないところがあるので、ご存知の方はどうか詳しく説明していただけるとありがたいです。ローレンツ力云々の部分は気にしていませんが、起電力の発生するメカニズムを理解したいのです。 まず、磁石のN極とS極で囲まれた磁界内にコの形をした導体が置かれていて、その上に直線上の導体があります。このままだと電圧は発生しないのですが、一定の速度Vで直線導体を動かしてやると電圧が発生するとあります。 それは、コ形と直線状の導体がコイルを形成し、直線導体を動かすことによって、そのコイルの面積が変化するので、コイルを貫く磁束(磁束密度Bx面積)も変化し、その結果、ファラデーの法則によって V=-ΔΦ /Δt の電圧が誘導されるということになっています。 この説明以前に、導体に磁石を近づけると起電力が発生することが説明されています。これは、磁界の中にただ単に導体を置いているだけではなく、磁石を近づけることによって磁界の強さが変化しているのだから理解できる説明です。 しかし今の問題はどうも納得いきません。 コ形の導体は磁界内に置かれているだけなので起電力には何も貢献しないと思います。 だからコイルの起電力に貢献するのは動いている直線導体だけのはずです。しかしこの導体は磁束密度が一定の磁界内を等速直線運動で移動しているので、つまり導体と交差している磁束には変化がないので起電力など発生しないような気がします。 しかし参考書には、上に書いたとおり、コイルを貫く磁束が変化するので電圧が発生するとなっています。 どうも腑に落ちなくて、困っています。 どなたかよろしくご教授下さい。 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? 物理問題解説 文系なのに物理を取らなければならなくなってしまいました。 授業の解説を見直しつつ頑張ってはいるのですがさっぱり分からず、どんどんおいていかれてしまいます…。 今回の授業では特に磁束密度や磁場、生じる誘導起電力と電荷についてがなかなか理解できません。 次の例題の解説をなるべく詳しくお願いします。 磁束密度が3.5×10^ー2Tの一様な磁場内を、長さ0.080mの導線PQが磁場に垂直に3.0m/sの速さで動いている。 1)PQ間に生じる誘導起電力の大きさV[V]を求めよ。 2)負の電荷が現れるのは、P,Q端のいずれか。 高校物理、電磁誘導 図のように、裏から表向きの一様な磁束密度Bの磁界中に長さrの4本の導体棒と円形リングで作った車輪がある。いま、このリングに外力Fを作用させて、反時計まわりに角速度ωで回転させている。この車輪には図のように、抵抗R がつけられている。 (1)各導体棒に発生する起電力の向き、大きさを答えよ。 (2)抵抗を流れる電流(右向き正)を求めよ。 (3)外力F の大きさを求めよ。 (疑問) 誘導電流、誘導起電力を考える際に、回路、導体棒で囲まれた部分の磁束の増減を考えますが、よくわからないので、先に行けません。どう考えればよいのでしょうか? 変化する磁界から電子が受ける力 行きがかり上、電磁気の勉強をン十年ぶりに初めた者です。 価電子が磁界から受ける力を求めたいと思っています。 一様磁界中を磁界方向と直角方向に等速運動する価電子 (例えば、銅線内の電子)が受ける力は、ローレンツの式 F=qE + qv x B の第2項で求まるのかなと思うのですが、 (一例として、0.1Tの磁束密度中を電子が 1m/ms の速度で運動した場合には約 -1.6 x 10^-17 N でしょうか?) 次に、変化する磁界から静止している価電子が受ける力を求めたいのですが、 手順として まず 変化する磁界が作る起電力を求め、その起電力が 価電子に及ぼす力を求めることで求まるのでしょうか? 起電力を求めたとして、電場への変換が分かりません。 例えば、 半径 5cmの1ターンの銅線が 磁界を横切って置かれ 磁束密度が 0.1T/μs の割合で変化したとき、銅線中の電子は 銅線中の磁束の変化から、以下の電界を与えられそうですが E = 0.1 x Πr^2 /10^-6 = 785 (V) とかなり大きな値になってしまいます。 さらに、このリング状銅線はその囲む磁束の総変化量が 同じなら、面積に(従ってコイルの周長にも)は関係しないと 思われるので、電界強度(V/m)に直せそうにありません。 物理の公式には単位が明記されていないので、 とんでもない勘違いをしていないか、不安です。 電場が分かれば、上記ローレンツの式の第1項で求められそうなんですが。 どなたか助け舟をよろしくお願いいたします。 直流電流が作る磁場内のコイルについて 画像の問題についてです。 コイルの一辺を導体棒のように見立てて、誘導起電力を求める方法で、分からないところがあり、質問させていただきます。 導線ABでの磁束密度B(x)=μ₀I/2πx 導線CDでの磁束密度B(x+a)=μ₀I/2π(x+a) になるところは分かります。 導体棒で考える場合 導線ABに生じる誘導起電力の大きさ Vab=vB(x)a=μ₀vIa/2πx ファラデーの法則で考える場合 ΔΦ=B(x)avΔt/ より Vab=ΔΦ/Δt=vB(x)a=μ₀vIa/2πx となりますが、なぜでしょうか。 導体棒に生じる誘導起電力はその導体棒を貫く磁束密度を考えるのでしょうか。 ファラデーの法則で解く場合、 このコイルが動いた分のΔΦを考える時、磁束密度が一定ではない所を動くので、場所によって磁束密度が変わりますが、xの位置だけの磁束密度B(x)を考えるだけでいいのでしょうか。動いた範囲で積分して全部のB(x)を考える必要はないのでしょうか。 電磁力の仕事ついて 磁束密度B[T]の磁界の中に、長さL[m]の導体を磁界と直角において 電流I[A]を流すと電磁力F=IBLが生じます。 導体がx[m]動いたら、仕事W=Fxが発生したことになると思います。 この仕事Wは、電流が行ったことになるのでしょうか? 導体のインピーダンスがどのようになるのかを教えてください。 また、磁束密度Bが大きい場合は、より大きな仕事が発生しますが、 導体のインピーダンスにどのように反映されるのかを教えてください。 磁気の勉強を始めたばかりなので、なるべく簡単に教えてください。 よろしくお願いします。 うず電流 導体を磁束が貫いているとき、その磁束が変化するか、又は導体が磁束をきると、当該導体内部に電磁誘導作用によって起電力が誘導される。この起電力は当該磁束の変化を妨げる方向に発生し、当該導体内に渦状に分布して流れます・・・この電磁誘導というのは自己誘導作用によるものと考えてよいのでしょうか。 当該コイルは、この起電力(いわゆる逆起電力といわれるのでしょうが)により、電源電圧がつりあったところで、一定の電流が流れるという理解でよろしいでしょうか。(安易に捉えてしまうと、電源電圧により電流が流れて、逆起電力ができてそれらがつりあうと、電流が流れない?と考えがちなので・・・) うず電流についてですが、相互誘導作用によっても発生するのでしょうか。というのは、たとえばコイル1による磁束の変化により、コイル2が相互誘導作用により、コイル2に巻かれている導体に電流が流れる(方向は磁束の変化を妨げる方向)が、同様に、当該導体内部にもうず電流は発生するのでしょうか。そんなことがありえるのでしょうか。なお、発生するのであれば、コイルに巻かれた導線に流れる電流と内部の導体内のうず電流の方向は同じになると言うことでしょうか。 また相互誘導作用によるうず電流を発生するとともに、もとのコイルでは自己誘導作用によるうず電流も発生すると考えてよいのでしょうか。 電気の問題分からず困ってます。 高校電気科卒で電気が得意だっだのですが式、答え共にまったく分かりません。誰かわかる人いませんか? 問題、図のように、2本の十分長い直線状平行導線(間隔d=50cm)に往復電流 I=100[A]が流れている。両線に垂直な方向をx軸として、次の問いに答えよ。 (1)x>dにおけるx軸上原点によりxの点の磁束密度Bxを表す式を求めよ。 (2)導線およびx軸の作る面内にあって、x軸に平行に速度v=10[m/s]で図示の方向に運動する長さ1[m]の直線導体abに生じる起電力の大きさと方向を求めよ。 日本史の転換点?:赤穂浪士、池田屋事件、禁門の変に見る武士の忠義と正義 OKWAVE コラム 電磁気の問題を教えてください 辺長aの正方形のコイルが、大きさBの一様な磁束密度の中で角速度ω回転している、ただし、コイルの回転軸は磁束密度の方向と垂直になるように設置されている (1)コイルに働く誘導起電力を最大値を示せ (2)a=50cm,回転数を毎分2400回転として、最大で15.7Vの起電力を得るためには、Bをいくらにすれば良いか 電磁誘導 (長くなっていますが回答お願いします) 鉛直上向きで磁束密度がBの一様な磁界の中に、二本の長い導体レールを平行を保って同一水平面内に固定する。レールの間隔はLで、その上に導体棒をレールに直角に置く。レールの左端には起電力Eの電池、抵抗Rの抵抗が接続されている。抵抗以外の電気抵抗、および導体棒とレールとの間の摩擦は無視できるとする。 (問)導体棒の速さがVとなったとき導体棒に流れる電流はいくらになるか。 (電池の向きは電流を時計周りに流すものとする) この問の前にいくつか小問があったのですが省きました。 というような電磁誘導の問題ありますよね~。 答えはI=(E-VBL)/R となるんですがなぜ電池とは反対方向に誘導起電力が流れるのかわかりません。解答には「フレミングの右手の法則より」と書いていて詳しく書いていません。 自分はフレミングの左手は習ったのですが右手は習っていません。 フレミングの右手の法則を教えてください。 この問題は導体棒の速さがVとなったときとなっているんですが、向きは書いていません。向きがわかっていれば磁界とか妨げる向きに働く力から電流が流れる向きがわかるのですが・・・。 この問題はどう考えたらいいか教えてください。 長くなりましたがお願いします 誘導起電力の問題に関する質問です 磁界に直交する面内で回転する金属棒に生じる誘導起電力について、 磁界の磁束密度をB[T]、金属棒OPの長さをl[m]、OPはOを中心として時計方向に一定の角速度ω[rad/s]で回転するものとし、電子の電荷を-q[C](q>0)とする。 という問題で、OPに生じる誘導起電力の大きさを、 金属棒の微小な距離dr部分に生じる電位dv=Edrとして、0~lまで足し合わせて V=∫dv=l^2ωB[V] だと思ったんですが、 解答では、 V=∫dv=l^2ωB/2[V] となっていまして、「/2」がどこから来たのかが分からずに悩んでおります。 どなたか、御教授お願いします。 電気磁気学 再投稿です。 図に示すように、真空中にある間隔L[m]で平行に張られた抵抗の無視できる2本のレールの上を、質量m[kg],抵抗R[Ω]の導体棒がレール上を摩擦なく移動することができる。2本のレールは左端で抵抗の無視できる導体により短絡されており、この回路が作る面に対して垂直に一様な磁束密度B[T]が印加されている.導体棒を一定の速度v[m/s]で右に移動させるとき、以下の間いに答えよ.ただし、真空中の透磁率をμ0[H/m]とする。 (1) 導体棒に流れる電流I[A]を求めよ. (2) 導体棒で消費する電力P[W]を求めよ. (3)導体棒を速度v[m/s]で動かし続けるために必要な力F[N]を求めよ この問題について全く見当がつきません。解説お願いします。 (1)I=vBL/R (2)P=(vBL)^2/R (3)F=vB^2L^2/R 電気磁気学 図に示すように、真空中にある間隔L[m]で平行に張られた抵抗の無視できる2本のレールの上を、質量m[kg],抵抗R[Ω]の導体棒がレール上を摩擦なく移動することができる。2本のレールは左端で抵抗の無視できる導体により短絡されており、この回路が作る面に対して垂直に一様な磁束密度B[T]が印加されている.導体棒を一定の速度v[m/s]で右に移動させるとき、以下の間いに答えよ.ただし、真空中の透磁率をμ0[H/m]とする。 (1) 導体棒に流れる電流I[A]を求めよ. (2) 導体棒で消費する電力P[W]を求めよ. (3)導体棒を速度v[m/s]で動かし続けるために必要な力F[N]を求めよ この問題について全く見当がつきません。解説お願いします。 (1)I=vBL/R (2)P=(vBL)^2/R (3)F=vB^2L^2/R 電気系 巻き数が10回のコイル中を通っている磁束が0.2秒間に一様割合で0.4[wb]変化した。 このコイルに誘導する起電力の大きさはいくらか。 解説つきでお願いします;;; 4極以上の磁界の方向 交流の発電機において、磁界(界磁)を2極もつ場合 磁界の向きはNからSに向かって直線で示されますので、その発電機の誘導起電力は、e=BLvsinθ であらわされるのはよく見られるかと思います。このときのθについては、図に描いて簡単に示すことができます。 しかし、たとえば4極になった場合、N極S極が90度の角度でとなりあって設置されるため、磁界の方向がよくわかりません。 このときの誘導起電力については、θの捕らえ方は変わりますが、 同様にe=BLvsinθ であらわされることはイメージできるのですが、 図に描いて考える事ができません。 4極以上の磁極を持つ発電機について、θをどのように捕らえて(どの角度を見るのか)、図示(磁界の方向と導体の動く方向の関係)すればよいのでしょうか。起電力の大きさはどのようにして導きだされるのでしょうか。 わかりそうでわからないと相当悩んでいます。 【至急】電気、電子の質問です。 先日、電子、電気の問題を出されたのですが、自分の答えに自信がありません。 よろしければ下の問題を出来る限りでいいので解いて頂けないでしょうか? 分かるところだけで大丈夫です。 ○、×でお答えお願いします。 1.コンデンサの種類は、有極性と無極性があるが、電解コンデンサは有極性コンデンサの代表である。 2. 3相誘導モータは50サイクル地帯より60サイクル地帯の方がトルクは大きい。 3. コイルに電流を流すと、外部からの磁界の変化でなく、自分自身で作っている磁束の変化によってコイル自体内に起電力を誘導する現象を自己誘導という。 4. IC素子において1(H)または0(L)を区別する電圧値を“しきい値”(スレシュドレベル)という。 5.フレミングの右手の法則は、電気エネルギによって機械工ネルギが生じることを説明している。その関係式はF=BIL[N]示される。 6. P型半導体、N型半導体のいづれか一方で他の半導体を挟み、サンドイッチ状の3層構造にした素子をダイオードという。 7.磁化されていない強磁性体を、交流的に変化する外部磁界Hで磁化すると、磁束密度Bはこれに従い、ある面積を含んだ環線を描く。これをヒステリシスループ(履歴現象)という。 注目のQ&A 「You」や「I」が入った曲といえば? Part2 結婚について考えていない大学生の彼氏について 関東の方に聞きたいです 大阪万博について 駅の清涼飲料水自販機 不倫の慰謝料の請求について 新型コロナウイルスがもたらした功績について教えて 旧姓を使う理由。 回復メディアの保存方法 好きな人を諦める方法 小諸市(長野県)在住でスキーやスノボをする方の用具 カテゴリ 学問・教育 自然科学 理科(小学校・中学校)化学物理学科学生物学地学天文学・宇宙科学環境学・生態学その他(自然科学) カテゴリ一覧を見る OKWAVE コラム 突然のトラブル?プリンター・メール・LINE編 携帯料金を賢く見直す!格安SIMと端末選びのポイントは? 友達って必要?友情って何だろう 大震災時の現実とは?私たちができる備え 「結婚相談所は恥ずかしい」は時代遅れ!負け組の誤解と出会いの掴み方 あなたにピッタリな商品が見つかる! OKWAVE セレクト コスメ化粧品 化粧水・クレンジングなど 健康食品・サプリ コンブチャなど バス用品 入浴剤・アミノ酸シャンプーなど スマホアプリ マッチングアプリなど ヘアケア 白髪染めヘアカラーなど インターネット回線 プロバイダ、光回線など