2003年入試 筑波大 大問2 問5の問題についての質問です。
問4で磁場中を回転する導体棒中の電子に働くローレンツ力(f=qvB)を求めさせます。
問5で
「前問で求めたように,磁場中を運動する金属棒中の自由電子には,金属棒の一方の端から他方の端に移動させるような力が働く。自由電子がこの力を受けるのは,磁場中を運動する金属棒の中に電場が生じているためであると考えることができる。」
という表現があるのですが、どういうことでしょうか?
ローレンツ力が働くから、電荷が偏在し、電場が発生するという認識があるのですが・・・。
ちなみに前述の認識では問5は解けません。
物理に自信のある方、この問題を解いたことのある方はご教授下さい!
No.1ベストアンサー
- 回答日時:
おそらく
「実際にはローレンツ力によって力を受けているが、仮想的にそれが電場による力であるとみなす」
という意味の文章です。(電荷の偏在による電場とはまた別)
導体棒を磁界を切りながら回転させれば、(回路になってれば)ローレンツ力によって電流を流す事ができるわけですが
その電流を流す原因として仮想的にそれと等価な電源があると見なしてしまった方が便利です。
これを誘導起電力と言います。
この誘導起電力は
「仮想的な電場を考える」「その電場を距離で積分して電圧を求める」
ことで求まります。この1段階目をやらせたい問題なんでしょう。
例えば一端を中心に導体棒を回転させる場合ならば
中心からの距離をrとして
ローレンツ力F=evB=eωrB
なので
仮想的な電場E=F/e=ωrB
ですね。
導体の長さをLとしたとき
r=0からr=Lまで積分すれば
誘導起電力V=ωL^2B/2
が求まります。
高校物理では積分使わないので、解説では
電圧=電場×距離 ただし電場が距離によって変化する場合はグラフを書いて面積を求める。
という方法をとっていると思いますが同じことです。
上記の方法で求めた誘導起電力は、ファラデーの電磁誘導として出てきた
-ΔΦ/Δt
の式と一致するはずです。
No.2
- 回答日時:
特殊相対性理論では、電場がない磁場だけの慣性系の中で運動する別の慣性系では
電場が観測されます。つまり慣性系により磁場と電場は変わるのです。
この変換により、マックスウェルの方程式が慣性系によらず成り立つようになります。
お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!
似たような質問が見つかりました
- 物理学 電磁気学の質問です。 図のように、金属棒(長さd)に垂直な磁場が流れている時、その誘導起電力がuBd 3 2022/04/21 23:33
- 物理学 物理の電磁気で質問なんですけど、写真のような磁場中の斜面上にある導体棒の問題についてです。まず条件と 2 2023/07/25 09:47
- 物理学 写真の問題についてですが、導体棒がいずれ等速運動をする理由について、 「導体棒はF=IBLより(左手 1 2023/02/22 20:27
- 物理学 広がりを持つ導体板のローレンツ力と起電力 4 2022/09/13 19:22
- 物理学 1999 京大物理 II 問7 仕事率について 「棒磁石が回路にする仕事率は 2F'V であるが.. 1 2022/09/19 12:24
- 大学・短大 電気電子の問題です。この問題が分からないので教えて頂きたいです 幅2mm、長さ5mm、厚さ0.2mm 1 2023/06/21 22:24
- 物理学 誘導起電力について 誘導起電力Vはファラデーの法則より、φを回路を貫く磁束として、 V=-(dφ)/ 1 2023/03/01 05:13
- 物理学 磁束密度Bの一様な磁場中に, 半径aの円板がその面と磁場が直交するように置かれ、中心軸のまわりに角速 4 2022/12/14 23:52
- 電気・ガス・水道業 【電気工事】金属管配線の電磁的平衡 3 2022/08/04 14:38
- 物理学 写真の問題の(2)についてですが、なぜ電流を流し始めてから時間が経つにつれ、導体棒は速く(電磁力が大 5 2023/02/22 13:45
デイリーランキングこのカテゴリの人気デイリーQ&Aランキング
-
真電荷を持つ境界での境界条件
-
コンデンサー 極板間の電場の強...
-
誘導電場について
-
【物理】 一様な電場とあるので...
-
ダイオードに逆電圧を加えた時...
-
電束密度D、電場Eの境界条件に...
-
高校物理の「一様な電場」につ...
-
ガウスの法則の打ち消しについて
-
maxell方程式からクーロンの法...
-
電磁気学の問題です
-
電磁気の問題です。お願いします。
-
公式の証明(電場)
-
マクスウェル方程式ってどのよ...
-
cgsガウス単位系で定義された電...
-
磁場中を回転する導体棒・ロー...
-
電磁気学についての質問です。 ...
-
電場をかけた時の金属内の電子...
-
仕事を表すW=Fxのグラフは、縦...
-
ピエゾ抵抗効果について
-
光は波?粒子?結局何?
マンスリーランキングこのカテゴリの人気マンスリーQ&Aランキング
おすすめ情報