◆問題
第３問
図１のように、二つのコイルをオシロスコープにつなぎ、平面板コイルの中を通るように水平に設置した。台車に初速を与えてこの板の上を走らせる。台車に固定した細長い棒の先に、台車の進行方向にＮ極が向くように軽い棒磁石が取りつけられている。二つのコイルの中心間の距離は０．２０ｍである。ただし、コイル間の相互インダクタンスの影響は無視でき、また、台車は平面板の上をなめらかに動く。
台車が運動することにより、コイルには誘導起電力が発生する。オシロスコープにより電圧を測定すると、台車が動き始めからの電圧は、図２のようになった。
問１ このコイルとオシロスコープの組合せを、スピードメーターとして使うことができる。この台車の運動を等速直線運動と仮定したとき、図２から読み取れる台車の速さを、有効数字１桁で求めるとどうなるか。次の式中の空欄[ 14 ]・[ 15 ]に入れる数字として最も適当なものを、次の①～⓪のうちから一つずつ選べ。ただし、同じものを繰り返し選んでもよい。
[ 14 ]×１０-[15]ｍ／ｓ
①１ ②２ ③３ ④４ ⑤５
⑥６ ⑦７ ⑧８ ⑨９ ⓪０
解答はこのページ下に掲載します。
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◆解答
コイルが２つ設置されていて、その中を台車が通過していくという設定です。
台車には磁石が取りつけられていて、台車が通過していくのに伴って、コイルには誘導電流が流れます。
誘導電流の流れ方を調べると、台車の速さもわかる。というわけですね。
２つのコイルの間隔は０．２０ｍで、電流の変化から、台車はこれら２つのコイルの間を０．４秒で通過したことが読み取れます。
まずは速さｖを聞いているので、普通に「みはじ」で「道のり÷時間」をやれば、
ｖ＝０．２÷０．４＝０．５
解答の形式に合わせると、５×１０-1ｍ／ｓですね。
次の問題→この実験に関する説明
◆関連項目
電気・磁気まとめ
2022年第２問
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