ローレンツ力の問題なのですが、

質問

問題を解く以前に問題の意味がつかめないので説明をお願いしたいです。

１.
回巻きで面積がＳの長方形コイルの対面する２辺を磁束密度Ｂの磁界に垂直に、
他の２辺の垂直２等分線を回転軸にして、これに電流Iを流すとき、
軸の周りにできる偶力をもとめよ。

この問題はコイルと磁界の位置関係とか、「他の２辺」とはどの２辺なのか？
とかいう問題の意味がよく分からないので、教えていただきたいのです。

２．
真空容器中の電子銃で電圧４６０Ｖで加速された電子ビームが、原点oから、
ｘ軸方向に、ｚ軸方向の静磁界（Ｂz＝２．２×１０^－３Ｔ）中へ発射された。
電子は容器に封入された希薄なAr分子と衝突して、薄い緑色光の円軌道を示した。
その円の半径と中心の座標を求めよ。

この問題は電子ビームがｘ軸方向に行った（？）のに、
ｚ軸方向の静磁界中へ発射されたとはどう言うことなのか、
Ar分子とは何なのか、薄い緑色光の円軌道を示す事が何を意味しているのかが分からないので、教えていただきたいです。

回答No.3

eiectron · ベストアンサー

２度書いてみましたが、送信の仕方が分りません。もう一度試みます。
１問、結論から言うと、モーターの回転力（偶力、トルク）を求める問題です。この種の迷わせられた経験は私もたくさんあります。意地が悪いと言えばそのとおりなのです。
　この問題は、結論を言うと、縦方向にＮＳ磁極を配置し垂直方向に生じている磁界（磁力線、磁束密度の磁界）の中に
　(1)２辺がabの長方形のコイルの中を、磁束がまともに突き抜ける様に、水平に真横から入れなさい。という事でもあり、(2)磁力線がコイルの面を全然突き抜けない様に、真横から入れても磁力線に直角に入れたことになります。(3)コイルの面が磁力線の縦軸に右に３０度のなるように真横から入れても直角に入れたことになります。　次に、コイルに電流を流すと、４辺に流れる電流と磁界との間に、夫々フレミングの左手の法則（別名ローレンツ力と言います）で力を受けることになります。この力は公式で表せますよね。
　このとき、真横から入れた時の方向と同じ方向、を向いたのコイル辺でない、1組の相対するコイル辺の中央にシャフト（軸）を通してしなさい、すると軸を付けないほうのコイル辺に、互いに反対方向に流れる電流が、磁界との間に反対向きの力が生じ、軸を中心にして、回転力（偶力）になるだろうから、それを求めなさい。という問題です。
　ところが、この問題では、(1)の場合、力が同一面上に向き合っていますから、回転力になりません。回転しません。コイル辺が内側に凹むか外側に広がるかになります。(2)の場合は最大の回転力（偶力）になり。(3)は(1)のcos30°倍になります。例えば更に右に回転するにつれ、偶力はcos∠度倍になり、(1)では０になります。この一般式を希望するのか？(2)を望むのか、意地悪い問題です。
　　２問、根本は１問と同じローレンツ力の問題です。違う点は、知っていることと思いますが、念のため、１問は同じ電子流ですが、電線と言う容器に入っているので流れの方向が電線方向に決められ自由が利かず電線毎回転軸により回転運動になっています。２問目は単独電子が発射されたことは、電子流つまり電流ですから、磁界と言う磁力線の林の中を同じ速度で通過する限り、磁界から同じ大きさのローレンツ力（左手３指の法則）を受け続け、円軌道を描く事になります。というのは、速度で電流の大きさが変わる意味がある、減速することは電流が小さくなる事に通ずるから、磁界から受ける力が小さくなり円を描かず、渦巻きその他難しい動きになります。それで、★衝突で速度が減衰しない程度の希薄なＡrです。という予防線と、★同じ速度なら、理論で円を描く事が分かっているのになぜＡrの緑が入ってくるのかについては、Ａr原子との衝突の際の励起現象で特有の緑の発光をさせて軌跡の事実を観察するという、研究者の手法を示したものと解釈しましょう。
　軌跡の計算だけならＡrは必要ないと思いますよね。緻密に色々考える人には、一足飛びで不親切な問いになると思います。が、こういう経験を通して成長して行くと思いましょう。

お礼

回答ありがとうございます。
おかげで解くことができました。ありがとうございます。
お礼が遅れて済みませんでした。

回答No.2

mmky

電子とアルゴンの衝突に関して
参考URL
http://luna.sit.ac.jp/IDOLAB/research/1998/kasiwagi/p-kasiwagi.html
http://cobalt.phys.h.kyoto-u.ac.jp/users/kiwamoto/
あたりから検索すればよいのでは。
参考程度まで

お礼

お礼が遅れて済みませんでした。
回答ありがとうございます。

回答No.1

Rossana

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このコイルの横の辺に電磁力がかかります。そして、縦の辺の中点を結んだ線を軸として回転するという事でしょう。

修飾語を除くと
「x軸方向に、発射された。」

どういう所にかというと
「ｚ軸方向の静磁界（Ｂz＝２．２×１０^－３Ｔ）中へ」
という意味です。

お礼

回答ありがとうございました。
お返事が遅れて済みませんでした。