C16物理学2022 5.5.6.ローレンツ力

火曜日, 9月 27, 2022

C16物理学 Lorentz Force 静磁場

t f B! P L

  電場 $\bf E$ と磁場 $\bf B$ がはたらく空間を,速度 $\bf v$ で運動する電気量 $q$ の粒子にはたらく力 ${\bf F}=q({\bf E}+{\bf v}\times {\bf B})$ をローレンツ力ということもあります.

 $F=qvB$ によりローレンツ力の大きさを,向きは右手を使ってを求めますが,この計算方法はベクトルの外積とよばれる計算方法です.興味のある人はテキストのコラムか,「7.4.8.ベクトルの外積」を参考にしてください.ベクトルの内積は高校の数学で学びますが,ベクトルの外積は大学で学びます.なお,仕事を求めるときの計算方法がベクトルの内積です.

 ローレンツ力により粒子の運動を力学的に考える問題は,大学入試の頻出問題の1つです.このあといくつか代表的な例を挙げますが,十分に演習してください.向きを問う問題は共通テストでもよく出題されます.動画で説明したように右手を使っても,フレミングの左手の法則を使ってもかまいませんが,できれば問題にあわせて両方で考えられるようになりましょう.なお,ローレンツ力は粒子の運動に垂直にはたらく力なので,磁場は仕事をしません.注意してください.

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