Lorentz 力

<解説>

磁界の中を運動する荷電粒子が磁界から受ける力をローレンツ力と呼びます。 荷電粒子の電荷をq、速度をv、磁界の磁束密度をBとして、荷電粒子の運動の向きと 磁界の向きとが作る角度をθとすれば、ローレンツ力は、

　　　　F ＝ q v B sin θ

で表され、力の向きは右螺の法則に従います。

一様な磁束密度Bの磁界に垂直に、速度vで電子が入射された場合の運動について 考えます。電子には磁界と速度に垂直な向きにローレンツ力が働くので、この力 を向心力とする等速円運動をします。荷電粒子の質量をm、円運動の半径をrとすると、 向心力は、 　　　　 　　 　　　

F	=	m	v2
			r

　　　
なので、これがローレンツ力と等しいとすると、運動の半径は、 　　　　

r	=	m v
		e B

　　　
と求まります。この式から解るように、一様磁場内での円運動の軌道は、荷電粒子 の

　　・質量
　　・進入初速度
　　・電荷

によって決まります。

視点

以下の視点で教材を眺めましょう。
case 1：この教材では、実際に荷電粒子の初速度と電荷をいろいろと変化 させて、運動の軌道を見てみましょう。

問い

以下の問題を考えましょう。
q 1：設定では粒子の初速度は全ての方向について変更できます。つまり角度を 持って磁場内に入射された場合についても実験できるようになっていますが、円運動 の半径に影響を与えるのは、どの方向の速度成分でしょう。また変更が影響を 与えない成分がある場合、それはどうしてでしょう。