大学入学共通テスト（理科） 過去問
令和4年度（2022年度）本試験
問80 (物理（第3問） 問2（1）)

電磁誘導により発生する磁場は、台車(磁性体)の動きを抑える方向に働きます。

解答　ア: 小さく

解説

「コイルに電磁誘導による電流が流れると、その電流による磁場は、

台車の速さを（　ア　）する力を及ぼす。」の穴埋め問題です。

簡潔な解説

”変化を嫌う方向に力がかかる”と考えます。

・近づいてくるときは台車を退けようとする

・遠ざかるときは台車を引き止めようとする

と考えて、どちらにせよ台車の運動の逆向きに力が

働き、減速させようとすることがすぐにわかります。

よって答えは　ア: 小さく 　となります。

詳細な解説

以下の解説文中の左右は図1の向きに準じます。

まずレンツの法則を復習しましょう。

レンツの法則: 

コイルを貫く磁束の変化を妨げる向きに誘導電流が流れる

コイルを貫く磁束の向きについて、左から右向きを正とします。

レンツの法則より、

①磁束が増加すれば左向きの磁場を発生させる誘導電流が流れる

②磁束が減少すれば右向きの磁場を発生させる誘導電流が流れる

これを用いて考えます。

また磁石付近の空間において、

・N極付近の磁束はN極から遠ざかる方向である右を向く

・S極付近の磁束はS極に近づく方向である右を向く

・極に近い領域ほど磁束密度の大きさが大きい

と言えるので、

(i)台車が近づくとコイルを貫く磁束が増加する

(ii)台車が遠ざかるとコイルを貫く磁束が減少する

といえます。

したがって(i)(ii)と①②より、

・台車が近づくと左向き磁場が発生、つまり斥力が働く

・台車が遠ざかると右向き磁場が発生、つまり引力が働く

となり、近づくときも遠ざかるときも台車の運動の逆向きに力が

働き、減速させようとすることがわかります。

よって答えは　ア: 小さく 　となります。