高校物理
5分で解ける!ローレンツ力に関する問題
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練習の解説授業
等速円運動の加速度の式は?
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正電荷が円軌道を描くときの半径rを求めましょう。まず、この運動は、 ローレンツ力f による 等速円運動 でしたね。
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正電荷の方向が電流の方向となるので、右ねじの法則からローレンツ力の方向は円の中心方向だとわかります。 中心方向に力fを受ける等速円運動 について考えればよいのです。
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ここで第1章の「運動と力」で学習した 等速円運動 を思い出しましょう。正電荷の加速度の大きさをaとすると、運動方程式より、
ma=f……①
さらに、 等速円運動の加速度a は、半径rと速度vを用いて、
a=v2/r
と表されます。
ローレンツ力f=qvB とあわせて①に代入すると、半径rの値が求まりますね。
(1)の答え
![高校物理 電磁気62 練習 (1) 解答全て](https://d12rf6ppj1532r.cloudfront.net/images/k/0/sci_phy/4_15_62_2/k_sci_phy_4_15_62_2_image04.png)
周期は「1回転にかかる時間」
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次に円運動の周期Tを求めましょう。円運動の周期とは、 1回転するのにかかる時間 です。つまり、 1周の距離2πr を 速さv で 割り算 することで求まります。
T=2πr/v
ですね。(1)で求めたrの値を代入して答えを出しましょう。
(2)の答え
![高校物理 電磁気62 練習 (2) 解答全て](https://d12rf6ppj1532r.cloudfront.net/images/k/0/sci_phy/4_15_62_2/k_sci_phy_4_15_62_2_image06.png)
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磁場からの力を受けた正電荷が円軌道を描いて運動をしています。これは ローレンツ力 による運動だということを、先ほどのポイントで学習しましたね。