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