誘導起電力(磁界中を移動する導体)解答

正解:(1)

解説:図のように移動前の場所を起点とした回路の面積S[m²]を考えると、移動速度がv[m/s]であるので、t秒後には導体がvt[m]進み、t秒後の回路の面積はS=vtL[m²]だけ増加する。

磁束密度の通り、磁束密度B[T]は単位変換してB[Wb/m²]と表現出来るように、単位面積当たりの磁束を表現しているので、面積を掛け合わせると磁束が算出でき、S=vtL[m²]の面積での磁束はB[Wb/m²]×S[m²]=BS[Wb]=vtBL[Wb]である。
つまり、移動導体により回路を鎖交する磁束はt秒間でvtBL[Wb]増加するということ。

ファラデーの法則の通り、誘導起電力は単位時間当たりの鎖交する磁束の変化量に比例する。ある時間dt[s]の間に、鎖交磁束がdΦ[Wb]だけ変化した場合、起電力の大きさは

E=$\frac{dΦ}{dt}$[V]

先程のt秒間の磁束変化量dΦ=vtBL[Wb]、時間dt=t[s]を代入して、

E=$\frac{vtBL}{t}$=vBL[V]

したがって、(1)vBLが正解。

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