高校物理 要点・解法ノート
差がつく

電場と磁場が直交する場(速度選別)

着眼点電場からの力 qE とローレンツ力 qvB が逆向きでつり合うと、粒子はまっすぐ進む。その速さは v = E/B だけで決まる。

qE = qvB \ \Rightarrow\ v = \frac EB
例題
1
電場 2.0\times10^4\ \mathrm{V/m} と磁束密度 0.10\ \mathrm{T} が直交する領域を、まっすぐ通り抜けるイオンの速さを求めよ。
解答
v = \dfrac{2.0\times10^4}{0.10} = 2.0\times10^5\ \mathrm{m/s}
ポイントこの条件は電気量・質量・電荷の符号によらない(負電荷なら両方の力が同時に逆向きになるので、やはりつり合う)。
注意つり合うためには電場の向きが決まっている。正電荷で「ローレンツ力と逆向きの電場」になっているかを確認する。

「電流と磁場・ローレンツ力」の項目

  1. 向きの決め方(右ねじ・フレミング左手)必須
  2. 直線電流のつくる磁場と磁束密度必須
  3. 円形電流とソレノイドの磁場必須
  4. 電流が磁場から受ける力必須
  5. 平行電流間にはたらく力必須
  6. 磁場中のコイルが受ける偶力(モーターの原理)差がつく
  7. 磁性体(強磁性・常磁性・反磁性)不要
  8. ローレンツ力必須
  9. 一様な磁場中の等速円運動必須
  10. 磁場に斜めに入った粒子(らせん運動)差がつく
  11. 電場と磁場が直交する場(速度選別)差がつく
  12. ホール効果差がつく
  13. サイクロトロン不要

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