2005年東大の電磁気の問題
東大の過去問を解いていて気になったところがあったので質問させてください。2005年の物理第2問(電磁気)にこんな問題がでました。
図のような装置を組みます。ボタン型磁石とアルミニウム円板は貼りあわさせています。鉄釘は磁石の磁力で電池につるされており、また、磁石は電気を通しません。
I:図のIの装置において、磁石は回転します。アルミニウム円板を流れる電流は、鉄釘との接合点Qとリード線との接点Pの間を直線的に流れると考え、ローレンツ力によって円板と磁石は回転する…というものです。(Iの装置はモーターになっています。)
II:図のIIの装置において、アルミニウム円板と磁石に力を加えて矢印の向きに回転させると、誘導起電力が生じて電流が流れる…というものです。(IIの装置は発電機になっています。)
ここで疑問です。
Iについて、アルミニウム円板は、そこに流れる電流に(自由電子に)ローレンツ力を受けますが、その反作用はボタン型磁石に働き、結局この二つの力はアルミニウム円板とボタン型磁石という1つの物体に働く内力となって、円板は回転しないのでは…?と思います。
IIについて、アルミニウム円板を回転させても、ボタン型磁石も一緒に回転してしまうのでは、導体は磁界に対して相対的に静止していることになり、誘導起電力は生じないのでは…?と思います。
IもIIも、磁石が一緒に回転せずに固定されていれば万事上手く行く気がするのですが…(実際そのような類題を解いたことがあります。)
以上2つの疑問について解答をお願いしたいです。
赤本や青本を見ても解決しませんでした。。。
ちなみに、問題の原文と河合塾の解答が河合塾のサイトにあります。
http://kaisoku.kawai-juku.ac.jp/nyushi/honshi/05/t01.html
お礼
ありがとうございます!早速調べてみます!お返事遅くなってごめんなさい・・・。