【中2 理科】 中2-48 磁界の中で電流が受ける力① - YouTube
電流が磁界から力を受けることを利用してつくられたものはどれか。2つ選べ。 [電球 電磁石 モーター 乾電池 発電機 スピーカー] という問題です。 まず、1つめはモーターが正解だということは分かりました。 でも発電機とスピーカーはどちらも電磁誘導を利用してつくられているとしか教科書にかかれていなかったので どちらが正解かわかりませんでした。 答えはスピーカーなのですが、なぜスピーカーなのでしょう? 電流が磁界から受ける力 考察. なぜ発電機は違うのでしょう? 電池 ・ 8, 566 閲覧 ・ xmlns="> 25 こんばんは。 発電機は電流が磁界から力を受ける事を 利用して作られたのではありません。 自由電子を持つ導体が磁界の中を移動する事で 自由電子にローレンツ力が掛かり、 誘導起電力が生じる事を利用して作られたものです。 モータ 磁界+電流=力 発電機 磁界+外力(による運動)=誘導起電力 発電機は電流を利用するのではなく、 起電力を作る為に作られたものなので 条件には合わないという事になります。 スピーカは電気信号によって スピーカ内に用意されている磁場に任意の電流を流し、 そのローレンツ力で振動面を振動させて音を作るようです。 これは磁場に対して電流を流すと力が生じる事を 利用していると言えます。 繰り返しますが、 発電機は磁界は利用していますが、 電流は利用していません。 磁界と外力(による自由電子の運動)を利用して 起電力を作っている事になります。 1人 がナイス!しています 永久磁石を用いない発電機で有れば 磁界を作るのに電流を利用していたりしますが、 その場合は飽くまで磁界を作るのに電流を 使用しているわけであって発電の為に 電流を利用している訳ではないので、 今回のような問題だと除外されてしまいます。 ThanksImg 質問者からのお礼コメント 電流は利用していないということですね! ありがとうございました。 お礼日時: 2015/1/20 16:40
ふぃじっくす 2020. 02. 08 どうも、やまとです。 ここまで電流が磁場から受ける力について、詳しく見てきました。電流の正体は電子の流れでした。これはつまり、電子が力を受けているということです。 上の図のような装置を電気ブランコといいます。フレミング左手の法則を適用すると、導体には右向きの力がはたらきます。ミクロな視点で見ると、電子が右向きに力を受けており、その総和が電流が磁場から受ける力であると考えられます。 この電子が磁場から受ける力がローレンツ力です。 電流を電子モデルで考えたときの表現を使って、電流が磁場から受ける力Fを表します。導体中の電子の総数Nは、電子密度に体積を掛けて計算できます。ローレンツ力は電子1個が受ける力ですから、FをNで割れば求められます。 これを、一般の荷電粒子に拡張したものをローレンツ力の式とします。正の電荷であればフレミングの法則をそのまま使えますが、電子のように負の電荷をもつ粒子はその速度と逆向きに中指を向けることを忘れないようにしましょう!
[ア=直角] (イ) ← v [m/s]のうちで磁界に平行な向きの成分は変化せず等速で進み,磁界に垂直な向きの成分によって円運動を行うので,空間的にはこれらを組み合わせた「らせん」を描くことになります. [イ=らせん] (ウ) ← 電界中で電荷が受ける力は電界の強さ E [V/m]と電荷 q [C]のみに関係し,電荷の速度には負関係です. ( F=qE ) 正の電荷があると電界の向きに力(右図の青矢印)を受けますが,電子のような負の電荷があると,逆向き(右図の赤矢印)になります. [ウ=反対] (エ) ← 電子の電荷を −e [C],質量を m [kg]とし,初めの場所を原点として電界の向きを y 座標に,図中の右向きを x 座標にとったとき, ○ x 方向については F x =0 だから, x 方向の加速度はなく,等速運動となります. x=(vsinθ)t …(1) ※このような複雑な変形をしなくても, x 方向が等速度運動で y 方向が等加速度運動ならば,粒子は放物線を描くということは,力学の常識として覚えておきます. ○ y 方向については F y =−eE だから, y 方向の加速度は y 方向の速度は y 座標は y=(vcosθ)t− t 2 …(2) となって,(1)(2)から時間 t を消去すると y は x の2次関数になるので,放物線になります. [エ=放物線] (5)←【答】 [問題5] 次の文章は,磁界中に置かれた導体に働く電磁力に関する記述である。 電流が流れている長さ L [m]の直線導体を磁束密度が一様な磁界中に置くと,フレミングの (ア) の法則に従い,導体には電流の向きにも磁界の向きにも直角な電磁力が働く。直線導体の方向を変化させて,電流の方向が磁界の方向と同じになれば,導体に働く力の大きさは (イ) となり,直角になれば, (ウ) となる.力の大きさは,電流の (エ) に比例する。 上記の記述中の空白箇所(ア),(イ),(ウ)及び(エ)に当てはま組合せとして,正しいものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。 第三種電気主任技術者試験(電験三種)平成23年度「理論」3 (ア) ← 右図のように電磁力が働き,フレミングの[左手]の法則と呼ばれる. 【高校物理】電子が磁場から受ける力！ローレンツ力【電磁気】 | お茶処やまと屋. (イ) ← F=BIlsinθ において, (平行な場合) θ=0 → sinθ=0 → F=0 となるから[零] (ウ) ← F=BIlsinθ において, (直角の場合) θ=90° → sinθ=1 となるから[最大] (エ) ← F=BIlsinθ だから電流 I (の1乗)に比例する.
これらを下図にまとめましたので、是非参考にしてください。 逆に導線2に流れる電流2により発生する磁場H1や、磁場により導線2にかかる力F1も 同じ値となります。 今回の例では、両方とも引き合う方向に力が働きますが、逆向きでは斥力が働くことになります。 磁束密度の補足 磁束密度 の詳細については、高校物理の範囲ではあまり扱いません。 そのため、いくつかのポイントのみを丸暗記するだけになってしまいます。 以下にそのポイントをまとめましたので、覚えましょう! ① 磁束密度Bは上述の通り B=µH で表されるもの。 ② 電場における電気力線と似たように、 磁束密度Bの意味は 単位面積当たり(1m^2)にB本の磁束線が存在すること 。 ③ 単位は [T(テスラ)]もしくは[Wb(ウェーバー)/m^2]もしくは[N/(A・m)] のこと。 Wbを含むもしくはAを含む単位で表されることから、電場と磁場が関係していることが わかりますね。
[問題6] 図に示すように,直線導体A及びBが y 方向に平行に配置され,両導体に同じ大きさの電流 I が共に +y 方向に流れているとする。このとき,各導体に加わる力の方向について,正しいものを組み合わせたのは次のうちどれか。 なお, xyz 座標の定義は,破線の枠内の図で示したとおりとする。 導体A 導体B 第三種電気主任技術者試験(電験三種)平成22年度「理論」4 導体Bに加わる力は,右図のように −x 方向 導体Aに加わる力は,右図のように +x 方向 [問題7] 真空中に,2本の無限長直線状導体が 20 [cm]の間隔で平行に置かれている。一方の導体に 10 [A]の直流電流を流しているとき,その導体には 1 [m]当たり 1×10 −6 [N]の力が働いた。他方の導体に流れている直流電流 I [A]の大きさとして,最も近いものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。 ただし,真空中の透磁率は μ 0 =4π×10 −7 [H/m]である。 (1) 0. 1 (2) 1 (3) 2 (4) 5 (5) 10 第三種電気主任技術者試験(電験三種)平成24年度「理論」4 10 [A]の電流が流れている導体に,他方の I [A]の無限長直線状導体が作る磁界の強さは H= [A/m] 磁束密度 B [T]は B=μ 0 H=μ 0 =4π×10 −7 × [T] 10 [A]の電流の長さ 1 [m]当たりが受ける電磁力の大きさは F=4π×10 −7 × ×10×1 これが 1×10 −6 [N]に等しいのだから 4π×10 −7 × ×10=1×10 −6 I=0. 1 (1)←【答】
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