共通テスト（理科） 過去問
令和7年度（2025年度）本試験
問84 (物理（第4問） 問2)

Sを閉じた直後はコンデンサーに電荷がないため、電流は最大となります。

時間が経つとコンデンサーに電荷が蓄えられ、電流は徐々に小さくなります。

導体棒に働く磁力は IBl と表され、電流に比例するので、外力Fも徐々に小さくなります。

最終的にはコンデンサーが十分に充電されて電流が0となり、

F = 0

となります。

したがって、グラフは

最初に最大値 → 時間とともに単調に減少 → 0に近づく

形です。

解答　最初が最大でその後なめらかに0へ近づく曲線（以下の図を参照）

解説

Fの振る舞いを求める問題です。

導体棒に働く力は外力Fと、電流が磁場から受ける力IBlです。

導体棒は等速直線運動するため力が釣り合っています。よって

F=IBl

の関係が成り立っています。Bとlの値は一定なので、

FはIに比例し、グラフの概形については

電流Iの振る舞いを考えれば良いことがわかります。

ここで、動く導体棒は電圧vBlの直流電源のように振る舞うことに

注意して、回路に流れる電流Iの振る舞いを考えてみましょう。

棒が動き始めた直後はコンデンサに電荷が蓄えられておらず、

電圧降下がないためvBl/Rに相当する電流が流れますが、

電荷がたまるにつれてコンデンサの電圧が上昇し、

抵抗の両端の電圧はvBlから次第に減少し、

電流がvBl/Rから次第に小さくなります。十分時間が経過すると

コンデンサの電圧はvBlに等しくなり、電流は0になります。

よってI同様にFも、はじめに最大値をとり

次第に減少して0へ近づくように振る舞うといえます。

そのようなグラフが正解となります。