ローレンツ力

コイルに対して磁石を動かす、磁石に対してコイルを動かす････こういう場合にコイルには起電力が生じ、回路を作ってやると誘導電流が流れます。 または磁場中で導体棒を動かすときも誘導起電力が生じます。 今回は、電磁誘導について解説します。

導体や半導体に磁場をかけることで、内部を運動する電子などのキャリアにローレンツ力がかかります。 そのため、導体内部ではキャリアの偏りが生じて、電位差を生じます。 この現象をホール効果といい、この電位差をホール電圧といいます。

荷電粒子を加速するための装置の一つが今回解説する「サイクロトロン」です。 サイクロトロンはローレンツ力と電場からの力の組み合わせにより、荷電粒子を加速することができます。 サイクロトロンは円運動しながら加速していくため、直線加速器にくらべて、非常にコンパクトにできるのが特長です。

ローレンツ力は荷電粒子に対して仕事をしない。よってエネルギーは増減しない。 磁場に垂直に進入した場合は、荷電粒子は等速円運動をし、その周期は荷電粒子の速さに無関係である。 磁場に斜めに進入した場合は、螺旋（らせん）運動をおこなう。

フレミングの法則で出てきた、導線にはたらく力はどこからきているのでしょうか？ ここではその原因として、導体中の電子にはたらく力（ローレンツ力）を考えてみます。