高校物理 要点・解法ノート
差がつく

磁場中のコイルが受ける偶力(モーターの原理)

着眼点長方形コイルの向かい合う2辺が逆向きの力を受け、偶力でコイルが回る。コイル面が磁場と平行のとき最大、垂直のとき0。

磁場に垂直な辺(長さ a)が受ける力 IBa。腕の長さはもう一方の辺 b の半分ずつ。

N_{\max} = IBa\times b = IBS
例題
1
1辺 0.10\ \mathrm{m} の正方形の1回巻きコイルに 2.0\ \mathrm{A} を流し、0.50\ \mathrm{T} の磁場中にコイル面が磁場と平行になるよう置いた。力のモーメントの大きさを求めよ。
解答
磁場に垂直な2辺がそれぞれ IBa = 2.0\times0.50\times0.10 = 0.10\ \mathrm{N} を逆向きに受ける。各力の腕は 0.050\ \mathrm{m}。N = 2\times0.10\times0.050 = 1.0\times10^{-2}\ \mathrm{N\cdot m}
ポイント回り続けるにはコイル面が磁場と垂直になるたびに電流の向きを反転させる(整流子)。

「電流と磁場・ローレンツ力」の項目

  1. 向きの決め方(右ねじ・フレミング左手)必須
  2. 直線電流のつくる磁場と磁束密度必須
  3. 円形電流とソレノイドの磁場必須
  4. 電流が磁場から受ける力必須
  5. 平行電流間にはたらく力必須
  6. 磁場中のコイルが受ける偶力(モーターの原理)差がつく
  7. 磁性体(強磁性・常磁性・反磁性)不要
  8. ローレンツ力必須
  9. 一様な磁場中の等速円運動必須
  10. 磁場に斜めに入った粒子(らせん運動)差がつく
  11. 電場と磁場が直交する場(速度選別)差がつく
  12. ホール効果差がつく
  13. サイクロトロン不要

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