第20章磁性Magnetism原書 p.669–710
Chapter Review章のまとめ
Concept Items概念の問題
20.1 Magnetic Fields, Field Lines, and Force 1If you place a small needle between the north poles of two bar magnets, will the needle become magnetized?
20.1 磁場、磁力線、力 1二つの棒磁石のN極の間に小さな針を置いたら、針は磁化されるか。
a. Yes, the magnetic fields from the two north poles will point in the same directions.b. Yes, the magnetic fields from the two north poles will point in opposite directions.c. No, the magnetic fields from the two north poles will point in opposite directions.d. No, the magnetic fields from the two north poles will point in the same directions.
a. はい。二つのN極からの磁場は同じ向きを指すから。b. はい。二つのN極からの磁場は逆向きを指すから。c. いいえ。二つのN極からの磁場は逆向きを指すから。d. いいえ。二つのN極からの磁場は同じ向きを指すから。
2If you place a compass at the three points in the figure, at which point will the needle experience the greatest torque? Why?
2図の三つの点に方位磁針を置いたら、針が最も大きなトルクを受けるのはどの点か。それはなぜか。
the direction such that it opposes the change that induced it.
それを誘導した変化に逆らう向きに流れると述べる。
20.3 Electromagnetic Induction20.3 電磁誘導
a. The density of the magnetic field is minimized at B, so the magnetic compass needle will experience the greatest torque at B. b. The density of the magnetic field is minimized at C, so the magnetic compass needle will experience the greatest torque at C. c. The density of the magnetic field is maximized at B, so the magnetic compass needle will experience the greatest torque at B. d. The density of the magnetic field is maximized at A, so the magnetic compass needle will experience the greatest torque at A.
a. Bで磁場の密度が最小なので、方位磁針の針はBで最も大きなトルクを受ける。b. Cで磁場の密度が最小なので、方位磁針の針はCで最も大きなトルクを受ける。c. Bで磁場の密度が最大なので、方位磁針の針はBで最も大きなトルクを受ける。d. Aで磁場の密度が最大なので、方位磁針の針はAで最も大きなトルクを受ける。
3In which direction do the magnetic field lines point outside the south pole of a magnet?
3磁石のS極の外側で、磁力線はどちら向きを指すか。
a. Outside the magnet the direction of magnetic field lines is towards the south pole of the magnet.b. Outside the magnet the direction of magnetic field lines is away from the south pole of the magnet.
a. 磁石の外側では、磁力線の向きは磁石のS極へ向かう。b. 磁石の外側では、磁力線の向きは磁石のS極から離れる。
20.2 Motors, Generators, and Transformers 4Consider the angle between the area vector and the magnetic field in an electric motor. At what angles is the torque on the wire loop the greatest?
20.2 電動機、発電機、変圧器 4電動機で、面積のベクトルと磁場の間の角度を考えよう。導線の輪にはたらくトルクが最大になるのはどの角度か。
a. and b. andc. andd. and
a. とb. とc. とd. と
5What is a voltage transformer?a. A transformer is a device that transforms current to voltage.b. A transformer is a device that transforms voltages from one value to another.c. A transformer is a device that transforms resistance of wire to voltage.
5電圧の変圧器とは何か。a. 変圧器は電流を電圧へ変える装置である。b. 変圧器は電圧をある値から別の値へ変える装置である。c. 変圧器は導線の抵抗を電圧へ変える装置である。
6Why is electric power transmitted at high voltage?
6電力が高電圧で送られるのはなぜか。
a. To increase the current for the transmissionb. To reduce energy loss during transmissionc. To increase resistance during transmissiond. To reduce resistance during transmission
a. 送電の電流を増やすためb. 送電中のエネルギーの損失を減らすためc. 送電中の抵抗を増やすためd. 送電中の抵抗を減らすため
20.3 Electromagnetic Induction 7Yes or no—Is an emf induced in the coil shown when it is stretched? If so, state why and give the direction of the induced current.
20.3 電磁誘導 7はい、いいえで答えよ——図のコイルを引き伸ばすとき、起電力は誘導されるか。誘導されるなら、その理由と誘導電流の向きを述べよ。
Critical Thinking Items批判的に考える問題
20.1 Magnetic Fields, Field Lines, and Force 10True or false—It is not recommended to place credit cards with magnetic strips near permanent magnets.
20.1 磁場、磁力線、力 10正誤問題——磁気ストライプのついたクレジットカードを永久磁石の近くに置くのは勧められない。
a. No, because induced current does not depend upon the area of the coil.b. Yes, because area of the coil decreases; the direction of the induced current is counterclockwise.c. Yes, because area of the coil decreases; the direction of the induced current is clockwise.d. Yes, because the area of the coil does not change; the direction of the induced current is clockwise.
a. いいえ。誘導電流はコイルの面積によらないから。b. はい。コイルの面積が減るから。誘導電流の向きは反時計回りである。c. はい。コイルの面積が減るから。誘導電流の向きは時計回りである。d. はい。コイルの面積は変わらないから。誘導電流の向きは時計回りである。
8What is Lenz’s law?a. If induced current flows, its direction is such that it adds to the changes which induced it.b. If induced current flows, its direction is such that it opposes the changes which induced it.c. If induced current flows, its direction is always clockwise to the changes which induced it.d. If induced current flows, its direction is always counterclockwise to the changes which induced it.
8レンツの法則とは何か。a. 誘導電流が流れるなら、その向きは、それを誘導した変化を強めるような向きである。b. 誘導電流が流れるなら、その向きは、それを誘導した変化に逆らうような向きである。c. 誘導電流が流れるなら、その向きは、それを誘導した変化に対してつねに時計回りである。d. 誘導電流が流れるなら、その向きは、それを誘導した変化に対してつねに反時計回りである。
9Explain how magnetic flux can be zero when the magnetic field is not zero.
9磁場が0でないのに磁束が0になりうる理由を説明せよ。
a. If angle between magnetic field and area vector is 0°, then its sine is also zero, which means that there is zero flux.b. If angle between magnetic field and area vector is 45°, then its sine is also zero, which means that there is zero flux.c. If angle between magnetic field and area vector is 60°, then its cosine is also zero, which means that there is zero flux.d. If the angle between magnetic field and area vector is 90°, then its cosine is also zero, which means that there is zero flux.
a. 磁場と面積のベクトルの間の角度が0°なら、その正弦も0であり、磁束は0になるから。b. 磁場と面積のベクトルの間の角度が45°なら、その正弦も0であり、磁束は0になるから。c. 磁場と面積のベクトルの間の角度が60°なら、その余弦も0であり、磁束は0になるから。d. 磁場と面積のベクトルの間の角度が90°なら、その余弦も0であり、磁束は0になるから。
a. falseb. true
a. 誤b. 正
11True or false—A square magnet can have sides that alternate between north and south poles.
11正誤問題——正方形の磁石は、辺がN極とS極で交互になりうる。
a. falseb. true
a. 誤b. 正
12You move a compass in a circular plane around a planar magnet. The compass makes four complete revolutions. How many poles does the magnet have?
12平面の磁石のまわりを、方位磁針を円を描いて動かす。方位磁針は4回転する。この磁石はいくつの極を持つか。
a. two polesb. four polesc. eight polesd. 12 poles
a. 2極b. 4極c. 8極d. 12極
20.2 Motors, Generators, and Transformers 13How can you maximize the peak emf from a generator?
20.2 電動機、発電機、変圧器 13発電機からの尖頭の起電力をどうすれば最大にできるか。
a. The peak emf from a generator can be maximized only by maximizing number of turns.b. The peak emf from a generator can be maximized only by maximizing area of the wired loop.c. The peak emf from a generator can be maximized only by maximizing frequency.d. The peak emf from a generator can be maximized by maximizing number of turns, maximizing area of the wired loop or maximizing frequency.
a. 発電機の尖頭の起電力は、巻き数を最大にすることでのみ最大にできる。b. 発電機の尖頭の起電力は、導線の輪の面積を最大にすることでのみ最大にできる。c. 発電機の尖頭の起電力は、振動数を最大にすることでのみ最大にできる。d. 発電機の尖頭の起電力は、巻き数を最大にする、導線の輪の面積を最大にする、あるいは振動数を最大にすることで最大にできる。
14Explain why power is transmitted over long distances at high voltages.
14電力が長距離を高電圧で送られる理由を説明せよ。
a. Plost = Itransmitted Vtransmitted, so to maximize current, the voltage must be maximized b. Ptransmitted = Itransmitted Vtransmitted, so to maximize current, the voltage must be maximized c. Plost = Itransmitted Vtransmitted, so to minimize current, the voltage must be maximized d. Ptransmitted = Itransmitted Vtransmitted, so to minimize current, the voltage must be maximized
a. Plost = Itransmitted Vtransmittedなので、電流を最大にするには電圧を最大にせねばならない b. Ptransmitted = Itransmitted Vtransmittedなので、電流を最大にするには電圧を最大にせねばならない c. Plost = Itransmitted Vtransmittedなので、電流を最小にするには電圧を最大にせねばならない d. Ptransmitted = Itransmitted Vtransmittedなので、電流を最小にするには電圧を最大にせねばならない
20.3 Electromagnetic Induction 15To obtain power from the current in the wire of your vacuum cleaner, you place a loop of wire
20.3 電磁誘導 15掃除機の導線の電流から電力を得るために、その近くに導線の輪を置いて
Problems問題
20.1 Magnetic Fields, Field Lines, and Force 18A straight wire segment carries 0.25 A. What length would it need to be to exert a 4.0-mN
20.1 磁場、磁力線、力 18まっすぐな導線の一部が0.25 Aを流している。導線に垂直な0.015 Tの一様な磁場を作る磁石に4.0 mNの
near it to obtain an induced emf. How do you place and orient the loop?
誘導起電力を得る。輪をどう置き、どう向ければよいか。
a. A loop of wire should be placed nearest to the vacuum cleaner wire to maximize the magnetic flux through the loop.b. A loop of wire should be placed farthest to the vacuum cleaner wire to maximize the magnetic flux through the loop.c. A loop of wire should be placed perpendicular to the vacuum cleaner wire to maximize the magnetic flux through the loop.d. A loop of wire should be placed at angle greater than 90° to the vacuum cleaner wire to maximize the magnetic flux through the loop.
a. 輪を通る磁束を最大にするために、導線の輪は掃除機の導線に最も近く置くべきである。b. 輪を通る磁束を最大にするために、導線の輪は掃除機の導線から最も遠くに置くべきである。c. 輪を通る磁束を最大にするために、導線の輪は掃除機の導線に垂直に置くべきである。d. 輪を通る磁束を最大にするために、導線の輪は掃除機の導線に90°より大きい角度で置くべきである。
16A magneto is a device that creates a spark across a gap by creating a large voltage across the gap. To do this, the device spins a magnet very quickly in front of a wire coil, with the ends of the wires forming the gap. Explain how this creates a sufficiently large voltage to produce a spark.
16マグネトーは、隙間に大きな電圧をかけて隙間に火花を飛ばす装置である。そのためにこの装置は、導線のコイルの前で磁石をとても速く回し、導線の端が隙間をなしている。これがどうして火花を作るのに十分な大きさの電圧を生むのかを説明せよ。
a. The electric field in the coil increases rapidly due to spinning of magnet which creates an emf in the coil that is proportional to the rate of change of the magnetic flux.b. The magnetic field in the coil changes rapidly due to spinning of magnet which creates an emf in the coil that is proportional to the rate of change of the magnetic flux.
a. 磁石が回ることでコイルの中の電場が急に増え、それが磁束の変化の速さに比例する起電力をコイルに生むから。b. 磁石が回ることでコイルの中の磁場が急に変わり、それが磁束の変化の速さに比例する起電力をコイルに生むから。
17If you drop a copper tube over a bar magnet with its north pole up, is a current induced in the copper tube? If so, in what direction? Consider when the copper tube is approaching the bar magnet.
17N極を上にした棒磁石に銅の管を落とすとき、銅の管に電流は誘導されるか。誘導されるならどちら向きか。銅の管が棒磁石へ近づいているときを考えよ。
a. Yes, the induced current will be produced in the clockwise direction when viewed from above.b. No, the induced current will not be produced.
a. はい。上から見て時計回りに誘導電流が生じる。b. いいえ。誘導電流は生じない。
force on a magnet that produces a uniform magnetic field of 0.015 T that is perpendicular to the wire?
力を及ぼすには、その長さはどれだけ必要か。
a. 0.55 m
a. 0.55 m
b. 1.1 mc. 2.2 md. 4.4 m
b. 1.1 mc. 2.2 md. 4.4 m
20.3 Electromagnetic Induction 19What is the current in a wire loop of resistance 10 Ω through which the magnetic flux changes from zero to 10 Wb in 1.0 s?
20.3 電磁誘導 19抵抗10 Ωの導線の輪を通る磁束が1.0 sで0から10 Wbへ変わるとき、輪を流れる電流はいくらか。
a. –100 Ab. –2.0 Ac. –1.0 Ad. +1.0 A
a. −100 Ab. −2.0 Ac. −1.0 Ad. +1.0 A
Performance Task実践課題
20.2 Motors, Generators, and Transformers 21Your family takes a trip to Cuba, and rents an old car to drive into the countryside to see the sights. Unfortunately, the next morning you find yourself deep in the countryside and the car won’t start because the battery is too weak. Wanting to jump-start the car, you open the hood and find that you can’t tell which battery terminal is positive and which is negative.
20.2 電動機、発電機、変圧器 21家族でキューバへ旅行し、名所を見に田舎へ行くために古い車を借りる。あいにく翌朝、田舎の奥深くにいて、電池が弱すぎて車が始動しない。ジャンプスタートしようとボンネットを開けたが、電池のどちらの端子が正でどちらが負か分からない。