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。