ローレンツ力
クーロン力以外の力
電場中にある荷電粒子は，$\vec{F}=q\vec{E}$ で表されるクーロン力を受けることを学習しました。
しかし，磁場中で荷電粒子を運動させると，$\vec{F}=q\vec{E}$ 以外の力も受けることが知られています。
この「運動する荷電粒子が磁場から受ける力」のことを ローレンツ力 といいます。
力の大きさ
紙面手前から奥向きに大きさが $B$ の磁束密度がかけられた空間における荷電粒子の運動について考えます。
図のように，$q$ の電荷を持つ荷電粒子が下向きに速さ $v$ で運動するとき，大きさが
$$f=qvB$$で表されるローレンツ力が作用します。
力の向き
ローレンツ力の向きは，フレミングの左手の法則で求めます。
中指・人差指・親指の順に「電・磁・力」と覚えます。
「電」は荷電粒子の速度の向き，「磁」は磁場の向き，「力」はローレンツ力の向きにそれぞれ対応します。
指の形を作るときは，それぞれの指が互いに直交するようにしましょう。
そしてその形を保持したまま手首だけを回転させて，中指と人差指がそれぞれ荷電粒子の速度，磁場の向きに一致するようにします。このときに親指の向く方向がローレンツ力の方向として求まるわけです。
向きの特徴
このことから，ローレンツ力は，荷電粒子の速度にも磁場にも直交することがわかります。
これ，とってもとっても重要なので必ず意識して下さい！
また，静止している荷電粒子は磁場から力を受けません！
$v=0$ なら $f=qB\cdot0$ となるので当然ですね！！
運動していることが重要！！
ローレンツ力
磁場中を荷電粒子が運動すると，荷電粒子はローレンツ力を受ける。ローレンツ力の大きさは，荷電粒子の電荷の大きさ $q$，速さ $v$，磁束密度の大きさ $B$ を用いて，
$$F=qvB$$
と表される。向きはフレミングの左手の法則を用いて求める。
荷電粒子の電荷が負の場合には，フレミングの左手の法則で求まる向きの逆になります。
「フレミングの左手の法則で求めて，逆にして…」と考えてもいいのですが，どうせ逆になるので最初から右手を使ってしまえばよいのです！
これは知っていると便利！！
速度と磁場が直行しない場合
直行しないときは
ローレンツ力を考える際，荷電粒子の速度と磁場がそもそも直行していない場合があります。
この場合，速度のうち磁場に直交する成分の大きさを用いて「$qvB$」の形を利用します。
具体的な例
たとえば次図のように，荷電粒子の速度と磁場のなす角度が $\theta$ である場合について考えてみましょう。
速度のうち，磁束密度に垂直な方向成分の大きさは $v\sin\theta$ です。
よって，「$qvB$」の $v$ の部分を $v\sin\theta$ として，
$$f=qv\sin\theta\cdot B=qvB\sin\theta$$と考えれば ok です。
向きはフレミングの左手の法則を用いて同様に考えることができますが，やはり ローレンツ力の向きは速度にも磁場にも必ず直交する ことは強く意識して下さい！
ローレンツ力は仕事をしない！
そして「$\vec{f}$ と $\vec{v}$ が必ず直交する」という性質から，とても大事なことがわかります。
これはつまり「ローレンツ力は常に荷電粒子の進行方向に垂直に作用する」ということですので，ローレンツ力は仕事をしません！！
ローレンツ力は仕事をしない！
1日30回くらい唱えて頭に焼き付けて下さい！
