高校物理「磁気」「電流が磁場から受ける力」水平につるした導線と鉛直下向きの磁場

高校物理「磁気」「電流が磁場から受ける力」水平につるした導線と鉛直下向きの磁場

◆問題

質量ｍ，長さｌ，電気抵抗ｒの金属棒を、起電力Ｅの電源につながれた導線で水平につるし、鉛直下向きに磁束密度Ｂの一様な磁場をかける。このとき、次の問いに答えよ。

(1) 金属棒に流れる電流の大きさを求めよ。

(2) 金属棒に流れる電流が磁場から受ける力の大きさを求めよ。


この記事では、(2)を解説します。


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◆解説

磁場中で電流が受ける力Ｆは、電流Ｉ，磁束密度Ｂ，導線の長さｌを用いて、電流の向きと磁場の向きが垂直なときは、

Ｆ＝ＩＢｌ

で表されます。
垂直でない場合は、電流と磁場のなす角をθとして、Ｆ＝ＩＢｌｓｉｎθとなります。


この問題の場合は、電流と磁場は直交しているので、Ｆ＝ＩＢｌと考えればＯＫです。

Ｉは(1) 金属棒に流れる電流の大きさを求めよ。で求めたようにＩ＝Ｅ／ｒで、磁束密度と導線の長さは問題文にある通りでＢ，ｌだから、

Ｆ＝(Ｅ／ｒ)Ｂｌ
　＝ＥＢｌ／ｒ


つづく


◆関連問題
磁極間に生じる反発力


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