高校物理 要点・解法ノート
必須

ローレンツ力

着眼点大きさは qvB(垂直のとき)。速度に常に垂直なので仕事をせず、速さは変わらない。

f = qvB\sin\theta

導線中の電子それぞれが受けるローレンツ力の合計が、電流が受ける力 IBL になる(I = enSv、電子数 nSL から nSL\cdot evB = IBL)。

例題
1
電気量 1.6\times10^{-19}\ \mathrm{C} の陽子が 2.0\times10^6\ \mathrm{m/s} で、0.50\ \mathrm{T} の磁場に垂直に入った。ローレンツ力の大きさを求めよ。
解答
f = 1.6\times10^{-19}\times2.0\times10^6\times0.50 = 1.6\times10^{-13}\ \mathrm{N}
2
磁場が +z 向き、電子が +x 向きに運動している。電子が受けるローレンツ力の向きは。
解答
正電荷なら \vec v\times\vec B の向き。+x から +z へ右ねじを回すと進む向きは -y。電子は負電荷なので逆の +y 向き。
注意負電荷では向きが逆。また、ローレンツ力は仕事をしないので「磁場で加速して速くなる」ことはない(向きが変わるだけ)。
確認問題
1
磁場と平行に入った荷電粒子はどう運動するか。
答え
ローレンツ力0で等速直線運動

「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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