３．電気と磁気

荷電粒子があると、その周りには電場ができます。また、荷電粒子が運動すると、その周りに磁場ができます。ここでは、電気と磁気に関する基礎的な概念を学習しましょう。

３．１　荷電粒子と電場

荷電粒子があるとその周りに電場ができます。この電場の振る舞いを見てみましょう。
ここでは、電場の向きを矢印で、強さの違いを色で表しています。
　・ ドラッグすると各荷電粒子の位置が変わります。位置を変えてみましょう。
　・ 各荷電粒子の電荷を変えてみましょう。

荷電粒子が３つある場合です。

３．２　電気力線

荷電粒子の周りにある電場の様子を表すには、電場の向きに沿って線を引くと便利です。電場の強さは線の密度で表すことができます。「電場ベクトルを表示」をチェックすると、クリックした位置の電場をベクトルで表示します。
　・ 「電気力線を表示」をチェックして、電気力線を書いてみましょう。
　・ 「電場ベクトルを表示」をチェックして、各荷電粒子周辺をクリックしてみましょう。
　・ ドラッグすると各荷電粒子の位置が変わります。位置を変えてみましょう。
　・ 各荷電粒子の電荷を変えてみましょう。

３．３　運動する荷電粒子と電場

荷電粒子が運動するとその周りの電場も変化します。また磁場も生成されます。ここでは、荷電粒子の張る電場を見ます。
相対論的な効果、粒子間の相互作用等による振る舞いの変化は考慮していません。相対論的な効果まで考慮すると電磁場が放射されます。
　・ 各荷電粒子の電荷を変えてみましょう。

上のコンテンツを横から眺めたところです。

３．４　運動する荷電粒子と電磁場

回転運動する荷電粒子を横から眺めたところです。
　・ 緑色の粒子の電荷を変えてみましょう。

３．５　ローレンツ力

z方向に一様な磁場中での荷電粒子の運動を調べましょう。ここでは、右方向をx方向、奥へ進む方向をy方向、上向きをz方向に選んでいます。また、粒子間の相互作用は無視しています。
　・ 開始ボタンを押したら、磁場の大きさを変えてみましょう。
　・ 初速、電荷も変えてみましょう。初速と電荷はリセットボタンを押すと反映されます。

３．６　等速直線運動する荷電粒子と電場

荷電粒子が光速に近い速さで運動すると相対論的な効果を無視できなくなります。粒子の速さが光速に近づくと粒子、及び電場が粒子の進む方向に収縮します。これがローレンツ収縮です。
　・ 粒子の速さを変えてみましょう。