Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
» ローレンツ力

ローレンツ力

1895
  • Hendrik Lorentz
  • Oliver Heaviside
電磁気学におけるローレンツ力の応用を実証する最新の粒子加速器。.

(画像はイメージです)

ローレンツ力法則は、電場と磁場が合わさった場を移動する点電荷が受ける全力を記述します。これは静電気力と磁力の合計です。支配ベクトル方程式は [latex]mathbf{F} = q(mathbf{E} + mathbf{v} times mathbf{B})[/latex] で、ここで [latex]q[/latex] は電荷、[latex]mathbf{v}[/latex] はその速度、[latex]mathbf{E}[/latex] は電場、[latex]mathbf{B}[/latex] は磁場です。

ローレンツ力の法則は古典電磁気学の基礎であり、電磁場と荷電粒子の機械的運動との間の重要なつながりを提供します。この方程式には 2 つの明確な要素があります。第 1 項 [latex]qmathbf{E}[/latex] は電気力であり、電場の方向 (正電荷の場合) に作用し、粒子の運動とは無関係です。第 2 項 [latex]q(mathbf{v} times mathbf{B})[/latex] は磁力です。外積は、この力が常に粒子の速度 [latex]mathbf{v}[/latex] と磁場 [latex]mathbf{B}[/latex] の両方に垂直であることを示しています。

この垂直性の重要な帰結として、静磁場は自由電荷に対して仕事をしないという点が挙げられます。これは、力が常に運動方向に対して直角であるためです。磁場は粒子の方向を変えることはできますが、運動エネルギーを変えることはできません。この原理により、荷電粒子は均一な磁場中で円形またはらせん状の軌道を描きます。この挙動は、質量分析計でイオンを質量電荷比によって分離したり、粒子加速器でビームの方向制御や集束を行ったりする装置などで利用されています。この法則はマクスウェル方程式と完全に一致しており、電気モーターの動作から恒星や核融合炉におけるプラズマの挙動に至るまで、様々な現象を理解する上で基礎となるものです。

UNESCO Nomenclature: 2205
電気と磁気

タイプ

物理法則

混乱

基礎

使用法

広く普及している

前駆物質

  • 電流が流れる導線に働くアンペールの力の法則
  • ファラデーの誘導法則
  • マクスウェル方程式
  • JJトムソンによる陰極線を用いた実験で電子が特定された。

アプリケーション

  • 粒子加速器(サイクロトロン、シンクロトロン)
  • 質量分析計
  • 電動モーターと発電機
  • ホール効果センサー
  • 電子レンジのマグネトロン
  • 陰極線管
  • レールガン

特許:

NA

潜在的なイノベーションのアイデア

ボットによるトラフィック(現在1日あたり4万件以上)を排除するため、このコンテンツはコミュニティメンバー限定となっています。
> ログイン < または > 登録 < (100%無料)でこれにアクセスできます。他のすべての制限付きコンテンツとツールも同様です。

関連キーワード:ローレンツ力、電磁場、電場、磁場、荷電粒子、速度、外積、電磁気学、力、粒子の運動。

歴史的背景

ローレンツ力

1890
1890
1895
1895
1899
1900
1900
1890
1890
1895
1895
1896
1900
1900
1900

(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

関連する発明、革新、および技術原理

フルサイズの画像とダウンロードは、登録会員のみが100%無料で利用できます。