問題134 電流が磁場から受ける力

解説

直感的理解
磁場中の電流は力を受けます(フレミング左手の法則)。電流の向きまたは磁場の向きが逆になると、力の向きも逆転します。

フレミング左手の法則:左手の人差し指を磁場の向き、中指を電流の向きに合わせると、親指の向きが力の向きです。

(1) 電池の正負を入れかえる→電流が逆→力も逆向きになる。

(2) 磁石の向きを入れかえる→磁場が逆→力も逆向きになる。

数値計算:\(B=0.50\) T、\(I=3.0\) A、\(L=0.20\) m:

$$F = BIL = 0.50 \times 3.0 \times 0.20 = 0.30 \text{ N}$$ $$F = BIL\sin\theta$$ $$\text{フレミング左手で方向決定}$$
答え:
(1) 逆向きに動く
(2) 逆向きに動く
補足:波の干渉条件

2つの波源からの経路差 $\Delta r$ と干渉条件:

$$\text{強め合い:} \Delta r = n\lambda \quad (n = 0, 1, 2, \ldots)$$ $$\text{弱め合い:} \Delta r = \left(n + \frac{1}{2}\right)\lambda$$

数値計算:質量 \(m = 2.0\) kg、加速度 \(a = 3.0\) m/s² のとき:

$$F = ma = 2.0 \times 3.0 = 6.0 \text{ N}$$ $$W = mg = 2.0 \times 9.8 = 19.6 \text{ N}$$
Point

フレミング左手の法則:電流・磁場・力の3方向は互いに直交。電流 or 磁場の向きを逆にすると力の向きも逆。