フレミング左手の法則

Question

電流(運動する荷電粒子)と磁界によって
電流の流れる導線に力が働く現象を
フレミング左手の法則と呼ばれていますが
これについていくつか質問をお願いします

まず、この力ですが
厳密にはどの物質に働く物なのでしょうか
やはり、荷電粒子そのものに働いているのでしょうか？


さらにこの時、力の向きは左手で親指の向きを指しますが
何故この向きなのでしょうか？
現象としてそれを実験・観測して
その事実を確認は出来ますが
理論的に向きについて説明・解釈をお願いします

Mosurface · Accepted Answer

>　電流(運動する荷電粒子)と磁界によって
　電流の流れる導線に力が働く現象を
　フレミング左手の法則と呼ばれていますが
　これについていくつか質問をお願いします

>　まず、この力ですが
　厳密にはどの物質に働く物なのでしょうか
　やはり、荷電粒子そのものに働いているのでしょうか？

物質は、原子、分子からなり、それらは、かならず電子をもっています。さらに、電流は、電子の流れの逆で、厳密には、電子に力が働いていると解釈していただいて良いと思います。


>　さらにこの時、力の向きは左手で親指の向きを指しますが
　何故この向きなのでしょうか？
　現象としてそれを実験・観測して
　その事実を確認は出来ますが
　理論的に向きについて説明・解釈をお願いします

この力というのが、ローレンツ力というもので、
　　F=q(E+v×B)　(1)
と書けます。
この力について詳しくは、調べてもらえばいいと思います。
ここで、電流については、
　　I=nevS　　　 (2)
と書け、詳しくは、これも調べてもらえばいいと思います。
本題ですが、(1)より、力は、vとBの外積といってもいいでしょう。
外積については、高校でやるところもあるかもい知れませんが、理系の大学なら必ずやると思います。vとBの外積は、どちらにも垂直な方向のベクトルですので、F、v、Bそれぞれ垂直となり、三本の指で表せるわけです。また、vとIは、(2)のような比例の関係にあり、ニアリ－イコールと考えてもいいのではないでしょうか。

eatern27 · Answer

>厳密にはどの物質に働く物なのでしょうか
>やはり、荷電粒子そのものに働いているのでしょうか？
導線が動く理由の大元は、荷電粒子(以下、電子とします)が受けるローレンツ力ですが、導線の質量の大部分は原子核の質量なので、導線を動かしているのは、原子核に原子核そのもに働く力だと考えた方がいいでしょう。
※ローレンツ力の方に電子が偏る事で、導線内に電場が発生し、この電場から原子核が力を受けます。

>さらにこの時、力の向きは左手で親指の向きを指しますが
>何故この向きなのでしょうか？
「フレミング右手の法則」ではなく「フレミング左手の法則」なのは何故か、という趣旨であれば、自然がそうなっているからというよりも、我々がそうなるように磁場(の向き)を定義したからじゃないかなぁ。

ちゃんと考えた事はないですが、磁場を今と逆向きに定義しちゃいけない理由はないと思います。(逆向きに定義し直せば、フレミング右手の法則になりますね)

BookerL · Answer

＞　荷電粒子そのものに働いているのでしょうか？

　その通りです。磁場の中を運動する荷電粒子に働く力を「ローレンツ力」といいますが、電流の流れる導線に働く力はこのローレンツ力の総計です。


＞　何故この向きなのでしょうか？

　これは、「自然がこのようになっているから」としか答えようがないと思います。法則は、自然がどのようになっているかを記述しますが、なぜそうなのかは、その法則では説明できません。
　たとえば万有引力の法則は、「二つの物体の間の万有引力がこのように働く」ことは表しますが、「なぜこのように働くか」を説明する物ではありません。
　それと同じようなことだと思います。

フレミング左手の法則

> 電流(運動する荷電粒子)と磁界によって

>厳密にはどの物質に働く物なのでしょうか

＞ 荷電粒子そのものに働いているのでしょうか？

似たような質問が見つかりました

関連するカテゴリからQ&Aを探す

デイリーランキングこのカテゴリの人気デイリーQ&Aランキング

マンスリーランキングこのカテゴリの人気マンスリーQ&Aランキング

>　電流(運動する荷電粒子)と磁界によって

＞　荷電粒子そのものに働いているのでしょうか？