2019年 国家一般職(電気・電子・情報) No.22解説

　問 題　　　　　

荷電粒子の運動に関する次の記述の ㋐、㋑ に当てはまるものの組合せとして最も妥当なのはどれか。

「真空中の図のような xyz 空間において、x 軸の正の向きに磁束密度の大きさ B の一様な磁界がかかっている。いま、この空間に電気量 +q (q > 0) の荷電粒子を y 軸の正の向きに速さ v で入射するとき、荷電粒子を y 軸方向にそのまま直進させるには、z 軸の ㋐ の向きに大きさ ㋑ の一様な電界をかければよい。」

 

 

 

 

 

　解 説　　　　　

「磁界から電荷（荷電粒子）が受ける力」　ときたら、ローレンツ力の公式　f = qvB です。力の向きはフレミングの左手の法則で考えます。向きは下向き (z 軸の負の向き) です。 

※ 1：人差し指 (磁界の向き) だけを伸ばして自分の鼻に向ける、2：閉じていた中指を少し伸ばしつつ、手首だけゆっくり回して中指の向き (電流の向き = 荷電粒子の進む向き) を合わせると、力の向きを見つけやすいかもしれません。

 

本問では荷電粒子がそのまま直進したいので、ローレンツ力と同じ大きさで、向きが逆の力が作用すればよいです。

一様な電界において、荷電粒子は「電界の向き」に大きさ qE の力を受けます。これは基礎知識です。電界により受ける力の向きは、電界の向きなので、電界を 上向き、つまり z 軸の「正」の向きにかければよいです。㋐ は「正」です。正解は 1 or 2 です。

また、ローレンツ力の大きさ qvB = 電界により受ける力 qE です。qvB = qE ∴E = vB なので、㋑ は「vB」です。

以上より、正解は 1 です。

類題
H26 no21 荷電粒子と一様な電界
https://yaku-tik.com/koumuin/h26-denjyou-21/

国家一般職 高卒 H28no23 ローレンツ力
https://yaku-tik.com/koumuin/h28-gijyutu-23/