電磁気

ローレンツ力

磁場の中で導線に電流を流すと,導線が力を受けることを以前学びました。 その力の向きが,かの有名なフレミング左手の法則に従うことも覚えていることでしょう。

今回はその電流が受ける力についてもう少しだけ掘り下げてみたいと思います!

力を受けているのはどれ?

以前学習したときは「電流が受ける力」と表現しましたが,導線を流れる電流の正体は自由電子なので,「磁場から力を受けているのは自由電子である」と考えるのが自然です。

実際この考えは正しく,荷電粒子が磁場の中を運動すると,磁場から力(ローレンツ力)を受けることが知られています。 ローレンツ力の大きさは以下の式で求められるので,しっかり覚えておきましょう!

(力の“大きさ”なので,マイナスがつかないようにqに絶対値をつけておいた。)

磁場となす角がθのときにsinθを使って磁場と垂直な成分に分けるのは,電流が磁場から受ける力のときと同じですね!


ローレンツ力の向き

ローレンツ力の大きさは公式で計算するとして,向きはどうなるでしょう?

電子1つ1つが受けるローレンツ力 を寄せ集めたものが,電流が磁場から受ける力 F になるので,fFの向きは一致するはずです!

ということは,結局フレミング左手の法則を使えばいいってことですね♪

ただし! 中指の向きに注意してください。 フレミング左手の法則における中指の向きは,あくまでも「電流の向き」であって,「荷電粒子の動く向き」ではありません!

荷電粒子の動く方向と電気量の符号に注意して,電流の向きを把握してからフレミング左手の法則を適用するようにしましょう。

短い記事でしたが,今回はここまで。

今回のまとめノート

次回予告

力がわかれば運動が調べられる!

ということで,次回は荷電粒子の運動を調べていきましょう。

荷電粒子の運動電場と磁場が電荷にどのような力を及ぼすのかがわかったところで,運動方程式を使って電荷の運動を調べてみましょう!...