◆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はこちら
問２はこちら
問３はこちら
Ａさんは次に図４のようにコイルを三つに増やして実験をした。ただし、コイルの巻数は全て等しく、コイルは等間隔に設置されている。また、台車に取りつけた磁石は１個である。
実験結果は図５のようになった。
問４ ＢさんがＡさんと同じような装置を作り、三つのコイルを用いて実験したところ、図６のように、Ａさんの図５と違う結果になった。
Ｂさんの実験装置はＡさんの実験装置とどのように違っていたか。最も適当なものを、次の①～⑤のうちから一つ選べ。ただし、選択肢に記述されている以外の違いはなかったものとする。[ 20 ]
①コイル１の巻数が半分であった。
②コイル２，コイル３の巻数が半分であった。
③コイル１の巻き方が逆であった。
④コイル２，コイル３の巻き方が逆であった。
⑤オシロスコープのプラスマイナスのつなぎ方が逆であった。
問４の解答はこのページ下に掲載します。
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◆解答
今度はコイルを３つにした場合ですね。
等間隔で設置されていて、台車の速さも一定なので、図５の電圧のグラフの波形は、前の図の山と谷が１つ追加されただけの形となっています。
そして図６では、最初の波だけ向きが逆になっています。
つまり、コイル１での電圧の増加・減少の仕方がちょうど逆というわけです。
これはどうしてかといえば・・・
③コイル１の巻き方が逆であった。
からですね。
次の問題→板が傾いているとき
◆関連項目
電気・磁気まとめ
2022年第２問
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