物理【電磁気】第27講『誘導起電力とローレンツ力』の講義内容に関連する演習問題です。
講義編を未読の方は問題を解く前にご一読ください。
問題
図1のような動く導体棒を含む磁場中の回路においては，回路を1回巻きコイルとみなすことでレンツの法則とファラデーの電磁誘導の法則によって，導体棒に生じる誘導起電力の向きと大きさを求めることができる。
しかし実は図2のように，回路がなくても導体棒には誘導起電力が生じる。
導体棒PQの長さをl，磁場は磁束密度Bで一様であるとして，以下の各問いに答えよ。
[Level.1]
図2において，導体棒を動かす速さがvで一定のとき，導体棒中に含まれる自由電子（電気量-e）が受けるローレンツ力の向きと大きさを求めよ。
[Level.2]
前問で求めたローレンツ力によって自由電子は移動し，導体棒には徐々に電場が生じる。
自由電子の移動が終わったときの電場の向きと大きさを求めよ。
[Level.3]
導体棒に生じる誘導起電力を，図1の場合と図2の場合で比較せよ。
この下に答えを載せていますが，まずは自力で考えてみましょう。
答え
[Level.1]
Q→Pに向かう方向，evB
[Level.2]
Q→Pに向かう方向，vB
[Level.3]
図1，図2ともに，QがPよりBlvだけ高電位になっている。