ローレンツ力計算機

ローレンツ力（Lorentz Force）とは？

ローレンツ力とは、「電磁場の中を動く荷電粒子が受ける力」のことです。オランダの物理学者ヘンドリック・ローレンツにちなんで名付けられました。

• $q$：電荷（クーロン）。+なら陽子、-なら電子など。
• $E$：電場（V/m）。電荷そのものを引っ張る力です。
• $v$：速度（m/s）。止まっている電荷には磁場からの力は働きません。
• $B$：磁束密度（テスラ）。磁場の強さです。
• $\times$：ベクトル積（外積）。$v$と$B$の両方に垂直な方向に力が働きます。

右手の法則と力の向き

この力（特に磁場による部分 $qv \times B$）の方向を決めるのが、有名な「フレミングの左手の法則」や「右手の法則」です。

• 親指： 力の向き ($F$)
• 人差し指： 速度の向き ($v$, 電流 $I$)
• 中指： 磁場の向き ($B$)

※注意：電子（マイナスの電荷）の場合は、速度 $v$ の逆向きを電流 $I$ とみなすか、法則で求めた力の向きを最後に「逆」にする必要があります。

日常生活での応用例

1. モーター（電動機）

電流（動く電荷）が磁場から受ける力を回転エネルギーに変えています。世界中の家電、EV自動車、工場の機械など、現代社会を支える最も重要な応用例です。

2. オーロラ

太陽から飛んできたプラズマ（荷電粒子）が、地球の地磁気（B）によってローレンツ力を受け、北極・南極の上空へと螺旋運動しながら誘導されます。そこで大気と衝突して光るのがオーロラです。

3. サイクロトロン（加速器）

ローレンツ力を利用して粒子を円運動させ、繰り返し加速することで、素粒子の実験やがん治療（重粒子線治療）に使われる高エネルギー粒子を作り出します。

計算のヒント

多くの試験問題では、「電場はない（$E=0$）」「速度と磁場は垂直（$\theta=90^\circ$）」という単純化された条件が出題されます。この場合、公式はとてもシンプルになります：
$F = qvB$