💡 ヒント：点電荷の運動とクーロン力・電磁場中の荷電粒子

📋 問題の状況を整理しよう

直感的理解

2部構成の電磁気問題。Part A は「固定された電荷 Q に向かって、別の電荷 q を斜めに打ち出す」散乱問題。Part B は「電場 E と磁場 B が同時にある領域での荷電粒子の運動」。どちらもクーロン力 / ローレンツ力 / 電場による静電気力の使い分けがポイント。

✏️ 求めるもの

クーロン力での散乱角・最接近距離、電磁場中の円運動半径や角速度など。「中心力 ⇒ エネルギー保存と角運動量保存」「ローレンツ力 ⇒ 円運動」のセットで攻める。

🔬 シミュレーションで体感

👀 観察のポイント

💡 考え方のヒント

🔧 使う道具
  1. 力の正体を見極める：固定電荷からの力 → クーロン力。一様磁場中 → ローレンツ力
  2. 中心力の問題：エネルギー保存と角運動量保存を連立 → 最接近距離 \(r_{\min}\) が出せる
  3. 等速円運動の条件：ローレンツ力が向心力。\(qvB = mv^2/r\) で半径を求める
  4. 電場と磁場が共存：電場が仕事をする（運動エネルギーが変化）、磁場は仕事をしない（速さは変わらず向きだけ変わる）
注意

「最接近距離」を出すには角運動量保存が必要（エネルギー保存だけでは未知数が足りない）。最接近の瞬間は速度が中心線に垂直になる、というのが角運動量保存を使うトリガー。