理論静電気・電磁気磁気・磁界・インダクタンス★★☆☆☆
磁界中の荷電粒子に働くローレンツ力とサイクロイド運動
概要
磁界中を運動する荷電粒子に働くローレンツ力の大きさ・向きの求め方と，電界と磁界が直交する場（E×B平等場）中での荷電粒子の運動（サイクロイド軌跡）を扱う。マグネトロン等，電子の軌道を電界と磁界で制御する装置の原理を理解する上で基本となる。
📖用語
ローレンツ力：磁界中を運動する荷電粒子に働く力
サイクロイド：一様な電界と磁界が直交する場を運動する荷電粒子が描く軌跡。円運動と並進運動が合成された曲線
フレミングの左手の法則：電流（または荷電粒子の運動方向）と磁界の向きから，働く力の向きを求める法則
📐基本公式：ローレンツ力
F = |q| v B sinθ
•F：力の大きさ [N]
•q：荷電粒子の電荷 [C]
•v：荷電粒子の速さ [m/s]
•B：磁束密度 [T]
•θ：速度ベクトルと磁界ベクトルのなす角
速度vにも磁束密度Bにも比例する（両方に比例する点に注意すること）。設問で「vに比例」「Bに比例」のどちらを問われているかは，問題文の文脈（何と何の関係を尋ねているか）から正しく特定すること。
フレミングの左手の法則の使い方
中指：電流の向き（正電荷の運動方向。負電荷（電子）の場合は運動方向と逆向きにする）
人差し指：磁界の向き
親指：力の向き
E×B平等場中の荷電粒子の運動（サイクロイド）
電界Eと磁界Bが直交する平等場に，初速零の荷電粒子を置くと，電界による加速と磁界によるローレンツ力（円運動を生じさせる向心力）が組み合わさり，「サイクロイド」と呼ばれる軌跡を描く。
磁束密度が大きいほど円運動の半径は小さくなるため，磁束密度が一定値（臨界値）以上になると，荷電粒子は加速方向の電極に到達できずにサイクロイド軌道を保ったまま運動する。この原理はマグネトロン（電子レンジ等のマイクロ波発生装置）における電子の軌道制御に利用される。
関連問題数:1問
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