電気

水力発電とは 水の持つ力学的エネルギーを電気エネルギーに変換することを言います。 ニュースでも良く目にする用語で、イメージはできるかもしれません。理科的な文言で説明すると上記になります。 下記の流れでエネルギー変換。発電します。

ベルヌーイの定理とは 流体が地点Aから地点Bに流れるときの関係を表した式です。 それぞれの項は、下記の単位体積当たりのエネルギーを示しています。 第1項：位置エネルギー 第2項：運動エネルギー 第3項：圧力エネルギー

太陽電池とは 光電効果を用いて、受光した光を電流に変換。発電する素子を言います。 最近流行りの太陽光発電が最たる例です。 機械的動作をせず、排ガスを出しません。この観点から、環境適合性が高いです。(クリーンエネルギーと言われています。)

伝導電流とは、導体中を流れる電流のことです。 変位電流とは 電束密度の時間変化を言います。 ある地点の電場が時間変化する=伝導電流以外にも電流は流れている。という解釈です。

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

電場\(E\)と磁場\(H\)は、異なる媒質間の接線成分で連続。 電束密度\(D\)と磁束密度\(B\)は、異なる媒質間の垂直成分で連続。 円周方向に平行な媒質のとき、電束密度\(D\)と磁場\(H\)が連続であることを利用する。 円周方向に垂直な媒質のとき、電場\(E\)と磁束密度\(B\)が連続であることを利用する。

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。