高校物理：電磁気/よく出るものまとめ【偏差値70超えの物理ノート】

河合全統記述模試にて、偏差値40台から英数物化を自力で70前半まで1年以内に伸ばしました。過去、数物化の勉強法を載せた記事がGoogle検索1位獲得。現在は暗号資産マーケットのDefi、金融取引を苦戦勉強中。

電磁気は覚える公式のなかに、向きを間違えると大問1つ分落としかねないものがあるのでローレンツ力や誘導起電力の向きは慎重に答えていく必要があります。理系入試では力学・電磁気・波動or原子or熱力学のように、ほとんどの大学が電磁気を問題に出すので得点源にできると強い印象。

ローレンツ力は電荷がマイナスかどうかで力の方向が180度変わります。プラスの時を覚えてマイナスの時は力のベクトルが逆になります。

２つの電荷の間に生じるクーロン力は二つの電荷の積の符号で決まります。電荷が作る電場と受ける力は必ずおさえましょう

1Cあたりの静電気力による電位（位置エネルギー）は、向きに注意です。

概念が難しいので、差が付きやすいテーマだと感じます。計算も煩雑になりやすく、試験会場では差がつくと予想されます。概念を説明する時は、簡単のために電荷を１つにして解説します。本当は横に一様に広がってます。1枚の極板の上下において極板の間ではないところには電荷は０となることに注意が必要。

金属板を挿入した極板間の電場の様子は簡単にすると以下のようになります。電場が金属板内部では相殺されて０になることに注意

誘電体を入れると誘電分極という現象が起きます。逆向きの電場が誘電体部分で発生。その時の合成電場が、通常時の電場を真空の誘電率に誘電比率をかけたもので割った値になり、弱くなります。

以上の電場のふるまいからコンデンサー内に金属板を入れたり、誘電体を入れたりすると以下のようになります。

コンデンサーに誘電体を挿入したとき、電荷の分布によりコンデンサーに引き込まれる状態になります。そのとき、ゆっくり挿入するには引力と逆向きに同じ外力を加える必要があります。

コンデンサーに誘電体を入れた時の様子を、電源にコンデンサーが接続されたときとされていないときでどう変わるか見ていきましょう。

磁気中にコイルを置き電流を流すと回転する発電機の簡単な構造を題材とする問題がたまに出ます。下図の下の図はｘ軸の負の方向からコイルを覗いた時の様子。

コイル内部の面には磁束が貫いており、コイルの角度によって貫く磁束の量が変化します。上の画像でいう赤い部分には電流×面に垂直な磁束密度の成分×長さの力が働き、外力を加えずとも回転します。

手でハンドルを回して発電する発電機は、ハンドルに加えた力学的エネルギーが電磁誘導により電気エネルギーへと変換され電球などが光ります。この時、電気が流れる回路には抵抗が存在し、熱も同時に発生。エネルギー保存則によりその分のエネルギーも供給しなければならないので一定の電圧を生み出す仮定のもとなら抵抗が小さい回路ほど消費電力が大きくなり、ハンドルを強く回してより大きなエネルギーを加える必要があります。

コンデンサーに電荷が溜まっていない時は導線とみなせる、コイルに逆誘導起電力がかかっていないとき導線とみなせて電流が最大になるって性質と位相（ωｔ）のズレは対応してます。交流電圧の最大時と比べて時間差でコイルの電流、コンデンサーの電流がどうなるかを確認すると間違えにくくなります。

ダイオードの問題は誘導が大体付くと思うので性質は覚えなくて大丈夫なきがしますが、計算の考え方を事前に知っておくと本番出てきてもスムーズかもしれません

高校物理の教科書では、誘導起電力の部分で、デルタを使ってますがどちらでもいいと思います。私はクセでdを使ってます。ソレノイドは公式の中に巻き数があるので、忘れがちです。

コイルを並べると電源がついてなくても、誘導起電力により電流が流れ始めます。

磁束は面積に比例するので、2つ目のソレノイドコイルが大きい場合、それを考慮します。文字の抜けによるケアレスミスに注意

サイクロトロンはがん治療に使う短寿命の放射性同位元素の製造に使われます。特に真新しいことはないですが、加速するために交流電源の周波数をローレンツ力による円運動の周期と合わせることを抑えておくと入試で出てきてもスムーズかと思います。

ベータートロンは誘導起電力を利用して電子を加速する装置。電子はローレンツ力を受けて円の接線方向に加速します。加速すると円運動の半径が大きくなってしましますが、円軌道の中心部で大きく、円軌道の周辺部で小さくなるような磁束密度をかけて防ぎます。

私と一緒に勉強しよ～！25分って割と短いから教科書の読み込みや、できなかった問題の復習に最適！

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