問題 25. 交流回路 (105 交流の発生 図のように, 磁束密度の大きさ B[Wb/m²] の一様な磁場中に, 一辺 の長さ21(m) の正方形コイル abcd を 置いた。 このコイルは, 辺bcの中点 を通り辺abに平行な軸のまわりに回 転することができ、この回転軸が磁場 f と垂直になるように設置されている。時刻t = 0〔s〕において,辺bcは磁場 と平行であり,cからbへの向きが磁場の向きと一致していた。このコイル に抵抗値R COPの抵抗を接続し,コイルを図に示した向きに一定の角速度 w(rad/s) で回転させた。ただし、コイルの誘導起電力および抵抗を流れる 電流は, a b c d→e→f→aの向きを正とする。 (1) 時刻において, 辺 abに生じる誘導起電力はいくらか。 (2) 時刻t において, コイル abcd 全体に生じる誘導起電力はいくらか。 (3) 時刻 において, 抵抗を流れる電流はいくらか。 (4) 抵抗を流れる電流の実効値はいくらか。 (5) 抵抗で消費される電力の平均値はいくらか。 N C 214 B N d (c) R d (c) (解説) (1) 0 <wt <= 〔rad〕のときに ついて, コイルをad側から見て考えよう (右 図)。辺ab は, 半径[[m], 角速度w [rad/s〕 で回転しているので, 速さはww 〔m/s]である。 時刻f[s] では, コイルが磁場方向からwt〔rad〕 だけ傾いているので,辺 abの速度の磁場に垂直な成分はlcoswt[m/s]で ある。辺abに生じる誘導起電力 Va〔V〕は,a→bの向きに生じ,正なので, Vab=Wwcoswt.B・21 = 21wBcoswt〔V〕 v Bad lw (2)(1)と同様に考えて, 辺cdに生じる誘導起電力Va〔V〕は, cdの向きに生 じ,正なので, 物理 磁場に垂直な成分 lw lwcoswt wt <福岡大〉 wt a (b) a (b) S Ved = 212wBcoswt〔V〕 また,辺bcと辺ad には誘導起電力は生じない。したがって, コイル abcd なぜ