電気

本問、意外と(2)が難しかったりします。 (1)は典型問題で、市販の問題集でもよく見かける問題です。アンペールの法則を適用し、磁束密度を内側、外側導体の間の空間(半径\(a<r<b\)の区間)で積分すれば良いです。 しかし、(2)はどうでしょうか。 (1)とは異なり電流が一様に流れていますので、半径rによって電流が増減する区間が発生します。ここのインダクタンスの計算方法を原理原則から理解していないと、正答することはできません。

簡単に言えば、可変抵抗値は一定抵抗値と等しく、リアクタンスは、一定値側と逆向きに同じ値を持っていれば消費電力最大になります。 抵抗値が小さすぎると、回路に流れる電流値は増えるものの、有効電力\(P=RI^{2}\)の\(R\)項が小さすぎてあまり電力消費しません。逆に抵抗が大きすぎると、回路に流れる電流値が小さすぎてあまり電力消費しません。トレードオフの関係になっていますが、ちょうど良い地点が\(R_{o}=R_{L}\)というわけですね。

スイッチを閉じる前の電流値であるため、閉じた後の回路方程式には適用できないです。 では、どうやって閉じた瞬間の電流値を求めるのでしょうか。ここで出てくるのが、鎖交磁束不変の理です。 スイッチを閉じる前後で電流値は変化しても、コイルを貫く磁束の総数は変化しない法則です。

(1)下記のように、半直線\(C_{1},C_{3}\)と半円\(C_{2}\)に電流が流れている。半円の中心軸上の磁束密度\(B\)を求めよ。(2)下記の導体で、アンペールの法則を適用できる条件はどれか。全て答えよ。 (a) 半径aの円環電流(b) 半径a、半径bの無限長導体に挟まれている点P(c) 内半径a、外半径b、高さ1、巻き数Nの環状ソレノイド

本問は、九大で良く出題されます。一般的に、電場を求めるならばガウスの法則。磁場を求めるならばアンペールの法則を使用すると良いです。しかし、本問のように媒質が2つ以上あると追加で必要な考え方があります。

Q値は、共振回路の特性を考えるうえで非常に重要なパラメータです。周波数に対する共振の鋭さを指しています。鋭いほど良い回路(抵抗による損失が少ない)とされています。本問で、少し難しめの電気回路を用いてQ値を考えてみましょう。

【問題】下記の導体が総電荷\(Q\)で一様に帯電している。中心軸周りに一定の角速度\(\omega\)で回転するとき、(1)(2)それぞれの場合の磁気モーメントを求めよ。 (1)半径\(a\)長さ\(b\)の円柱導体 (2)半径\(a\)の導体球

回転型蓄電器を考える。角度が0度のとき、静電容量100μF、角度が180度のとき、500μFとする。静電容量は角度に対して直線的に変化する。この蓄電器の両端に1000Vの電圧をかけたとき、回転子に働くトルクの大きさを求めよ。

下記の図のように、導体A,B間に絶縁材料(窒素ガス)を詰めた同軸ケーブルを考える。(2)窒素ガスの圧力を大気圧から大幅に増加させると、導体AB間の絶縁破壊電圧は増加した。また、圧力を大気圧から大幅に減少させた場合も、絶縁破壊電圧は増加した。それぞれの理由を説明せよ。

電力関係の問題の解説は、先駆者様のサイトが多々あります。本分野において、新規性のある記事がどこまで書けるか未知ですが、第1回目は等増分燃料費の法則について扱います。 作成した理由は下記です。 等増分燃料費の法則の式の結果のみを使用して解説していることが多いから