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電磁気学

電磁気学

変動磁場による電磁誘導 変動磁場による電磁誘導

ファラデーの電磁誘導の法則を,交流電流を流したコイル内に二次コイルを置く事で,電流周波数や波形・二次コイル断面積などと誘起起電圧の関係を測定します。

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金属の電気伝導度 金属の電気伝導度

金属2種の電気伝導度を4端子法で測定します。同一サンプルは熱・統計力学ページの「熱伝導率と熱流」で熱伝導率を測定しますので,両者を組み合わせることでヴィーデマン=フランツの法則も検証します。

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コンデンサーの充放電特性 コンデンサーの充放電特性

コンデンサーは直流電流は流しませんが,交流電流は流れます。この現象を理解するためにコンデンサーへの充放電特性を調べます。測定を通じて,RC回路の時定数を求めることができます。

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ソレノイドの磁束密度 ソレノイドの磁束密度

静磁場を計算する式ビオ・サバールの法則で比較的簡単に計算できるソレノイドの磁束密度をテスラメーターで測定します。ソレノイド内部の磁場が径によらないことや単位長さ当りの巻数に比例することも確かめます。

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平板コンデンサの電圧 平板コンデンサの電圧

平板コンデンサの間隔と電圧の関係を実測して確認できます。
ガウス則と組み合わせて,平板コンデンサ間は一様な電場であることと静電容量(キャパシタンス)の考察もできます。

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ローレンツ力 ローレンツ力

ローレンツ力は,電流の大きさ,磁場の強さ,磁場中にある導体の有効長(磁場中に入っている長さ)に影響を受けます。このすべてを変化させて測定する事で,ローレンツ力の働く向き・大きさの関係を考察します。

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誘起起電力 誘起起電力

コイルを複数巻いた筒内に磁石を落下させます。電磁誘導が磁束の時間変化によることを,磁石の落下速度が増加することで確認します。
誘起電圧グラフより,最大電圧が異なっても時間積分は等しいことも示せます。

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二極管 二極管

熱電子二極管のダイオード効果を測定できます。
この結果から陰極線(電子)が電場により真空中を移動していることが示されます。

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電子線偏向(基礎) 電子線偏向(基礎)

陰極線(電子)への外場の影響を定量的に調べます。
平行な電極による電場とヘルムホルツコイルによる磁場により陰極線の軌道が変化することを確かめ,同時に電子の比電荷や速度も測定から計算できます。

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電子線偏向(応用) 電子線偏向(応用)

電子線偏向の応用例として,ブラウン管オシロスコープの原理を実験します。
実験器内部回路で発生する鋸波電圧による横方向への掃引と,周囲のコイルでの磁場変動による縦方向への変位を組み合わせ観察します。

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電子線と磁場の相互作用 電子線と磁場の相互作用

熱電子が電場で加速されると,電場の軸方向で向きは反対に加速され直進します。
外場として磁場を印加すると,力(ローレンツ力)を受けて偏向します。これらを統合的に十字入りクルックス管で観察します。

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