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🧲 電磁力・ローレンツ力の計算

磁束密度・電流・電荷の運動から力を計算

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電磁力 F
N
適用した式
sinθ
📘 公式と単位の説明

B:磁束密度〔T テスラ〕、I:電流〔A〕、L:導線の長さ〔m〕、q:電荷〔C〕、v:速度〔m/s〕、θ:電流(または速度)と磁場のなす角。力 F の単位は〔N ニュートン〕。

θ=90°(垂直)のとき sinθ=1 で力は最大、θ=0°(平行)のとき力は 0 になります。素電荷 e=1.602×10⁻¹⁹ C。1 T = 10000 ガウス。

📖 電磁力・ローレンツ力の使い方と解説

磁場の中を電流や荷電粒子が動くと力が発生します。この計算ツールでは、磁束密度・電流・電荷の速度から、導線が磁場から受ける電磁力や、運動する電荷が受けるローレンツ力の大きさを求められます。モーターの原理や荷電粒子の運動を確かめたいときに便利です。

使い方

計算のしくみ・計算式

磁場中の導線が受ける電磁力は F = B I L sinθ、運動する電荷が受けるローレンツ力は F = q v B sinθ で表されます。どちらも「磁束密度 × 大きさ × 磁場との角度の正弦」という同じ形で、力の向きはフレミング左手の法則に従い、電流(速度)と磁場の両方に垂直になります。

数値例:磁束密度0.5T、電流2A、導線の長さ0.1m、θ=90°(sin90°=1)なら、F = 0.5 × 2 × 0.1 × 1 = 0.1N。電荷の例では、q=1.6×10⁻¹⁹C、v=1×10⁶m/s、B=0.5T、θ=90°のとき、F = 1.6×10⁻¹⁹ × 1×10⁶ × 0.5 = 8×10⁻¹⁴N となります。

よくある質問

Q. 電磁力とローレンツ力は違うものですか?

A. 本質は同じです。導線に流れる電流は多数の電荷の運動なので、1個1個の電荷が受けるローレンツ力(F = qvB sinθ)を導線全体で足し合わせると、F = BIL sinθ という電磁力の式になります。

Q. 磁場と平行に動くと力はどうなりますか?

A. θ=0°のとき sinθ=0 なので力はゼロです。磁場と平行に進む荷電粒子はまっすぐ進み続けます。一方、磁場に垂直な成分があると力を受けて軌道が曲がります。

Q. ローレンツ力は粒子の速さを変えますか?

A. 変えません。ローレンツ力は常に速度に垂直に働くため、仕事をせず運動エネルギーは一定です。向きだけが変わるので、一様な磁場中では円運動(らせん運動)になります。

知っておくと役立つこと

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※計算結果は目安です。正確な判断は公的機関・専門家にご確認ください。