479 直線電流がつくる磁場中を運動する正方形コイル 図のように,真空中で 形コイル PQRS の面が A と同一平面上に置かれ, Aに垂直な向きにv [m/s] の一定 無限に長い導線A に Ⅰ [A] の一定な直線電流が流れている。 1辺の長さα[m]の正方 の速さで動いている。 A と辺 PSの距離がr [m] になったときについて次の問いに答 えよ。真空の透磁率を μ 〔N/A2〕とし, Aと辺 PS はつねに平行であるとする。 (1) 辺 PS の位置における磁場の強さと, 辺 PSに生じる誘導 起電力の大きさを求めよ。 (2) 辺 QR に生じる誘導起電力の大きさはいくらか。 大 (3) コイル PQRS に生じる誘導起電力の大きさはいくらか。 (4)定性 コイル PQRS に流れる誘導電流の向きを答えよ。 Ta I Pi Q ひ JR Ar S

発展 480 (3)PQ,SR 内の自由電子は問題の図の下向き(P→SまたはQRd 向き)にローレンツ力を受けるが,この力でPQ 間, SR 間に自由電子 の偏りは生じず, 辺 PQ, SR の両端に誘導起電力は生じない。 一方,辺 PS, QR に生じる誘導起電力を電池で置 PV > V2 Q き換えると右の図b のようになる。 \) ② 補足 Vi -V2 (1),(2)の結果から, コイル PQRS に生じる誘導起 電力の大きさ V [V] は, にも明 コイル SR ている。 V=Vi-V2=Holva/1 誘導電流の向き 1 2\m 2π r r+a, A 図b HoIva² 大さ = ・[V] wolva2 2πr(r+a) 答 2πr (r+a) (V) 0-2 (4)V1V2 から (3)の図bのように、誘導電流の向きは時計まわり (P →Q→R→Sの向き)である。 答 時計まわり (P→Q→R→S の向き) Skin