高校発展Chapter 20約9分
磁場とローレンツ力
磁場の中を動く電荷は横向きの力を受ける。この力が速さを変えないから円運動になる。
#磁場#ローレンツ力#磁束密度#円運動#フレミング
つまり「磁場内の電荷は横向きの力を受けて円を描く」
ローレンツ力の向き = 速度とも磁場とも垂直
→ 仕事をしない(向きが変わるだけ)
→ 速さが変わらない
→ 等速円運動になる
アンペール力(電流に働く力)
フレミングの左手の法則:
人差し指(B)、中指(I)、親指(F)
ローレンツ力
v⊥B のとき最大(F = qvB)
荷電粒子の円運動
速度が大きいほど、質量が大きいほど、磁場が弱いほど円が大きい。
💡豆知識
電子がCRTテレビ(古いブラウン管テレビ)の画面を描くのもローレンツ力の応用だ。電子銃から発射された電子が磁場で曲げられ(ローレンツ力)、画面上の特定の位置に当たって発光する。1秒間に画面全体を30〜60回走査することで動画を表示していた。
⚠よく間違えるところ
「ローレンツ力は仕事をしない」のは「力が速度に垂直」だから。W = F·v の内積で、垂直なら0。だから速さは変わらない(運動エネルギーが変わらない)。一方、速度の方向は変わる→等速円運動になる。
✓重要ポイント
まとめ
- アンペール力:F = BIl(電流に働く)
- ローレンツ力:F = qvB(荷電粒子)
- ローレンツ力は仕事なし → 速さ不変 → 円運動
- r = mv/(qB)
まとめ
- アンペール力:F = BIl(電流に働く)
- ローレンツ力:F = qvB(荷電粒子に働く)
- ローレンツ力は仕事なし → 速さ不変 → 円運動
- r = mv/(qB)
// quiz
確認問題
Q1.磁場Bの中で速度vで動く電荷qに働くローレンツ力の大きさは?(v⊥B)
Q2.ローレンツ力は荷電粒子の速さを変えるか?
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