小惑星と彗星
星座
日食・月食
化学元素
環境
恒星
子供向け
方程式
進化
系外惑星
銀河
光
衛星
物質
星雲
惑星
準惑星
科学者
太陽
探査機と望遠鏡
地球
ブラックホール
宇宙
火山
黄道十二宮
新着記事
用語集
電気と磁気の交差点に、物理学で最も優雅で強力な力の一つがあります:ローレンツ力です。 19世紀末にこれを定式化したオランダの物理学者ヘンドリック・ローレンツ(1853-1928)にちなんで名付けられたこの力は、電磁場における荷電粒子の挙動を支配します。 電気と運動の間のすべての変換の基本原理として、私たちの技術インフラの本質を支えています:エネルギー生産からその利用まで、医療機器から通信ツールまで。 言い換えれば、それは私たちの技術文明の遍在する柱です。
注:
衝突がまれまたは存在しない環境(粒子加速器やプラズマなど)では、電子は相対論的速度に達することができます。そこでは、ローレンツ力を介した電場と磁場の制御が、粒子を加速、集束、制御するために不可欠です。
粒子が電子、陽子、またはイオンであるかどうかにかかわらず、電磁場との相互作用は完全にローレンツ力によって記述されます: $\vec{F} = q(\vec{E} + \vec{v} \times \vec{B})$
等号の左側には粒子に加わる機械的な力があり、右側にはこの力の起源となるメカニズムが示されています:電場は直接的な引力または斥力によって作用し、磁場は粒子が速度を持つとすぐに横方向の偏向を課します。
ローレンツ力の電気的部分は最も直感的です。 例えば、コンデンサーの極板間に置かれた電子は、正極板に引かれ、負極板に反発します。 この力は粒子の速度に依存しません：静止していても運動していても、電場の作用は同じです。
ローレンツ力の磁気的部分には魅力的な特徴があります：常に運動方向に垂直に作用します。 この幾何学的性質は深遠な結果をもたらします。 電気力が粒子の進行方向に加速または減速するのに対し、磁気力は速度の大きさを変えずに軌道を曲げます。
電子が一様な磁場に直角に入ると、円軌道を描き、磁気力が遠心力として作用してこの軌道を維持します。 任意の角度で入ると、軌道はらせん状になり、電子は円を描きながら磁場の方向に徐々に進みます。
自然は、極光というローレンツ力の壮大な実演を提供します。 太陽フレア時に太陽から放出される帯電粒子（主に電子と陽子）は、地球の磁場に捕らえられます。 磁力線に沿って磁極に導かれ、これらの粒子はらせん状の軌道をたどります。
これらが上層大気に入ると、酸素や窒素の原子と衝突し、これらを励起します。 これらの原子が基底状態に戻る際に光子が放出され、夜空に緑、赤、紫の光のヴェールが踊ります。 この天体のバレエは、ローレンツ力にさらされた無数の粒子の可視的な署名です。
ローレンツ力は、物理学の普遍的な柱として君臨します。 電動モーターからオーロラ、電子回路から量子世界の謎までを結びつけます。 優雅な方程式以上に、それは私たちの宇宙理解を変え、現在の技術文明を可能にした鍵です。
カヤ方程式：脱炭素化を複雑にする方程式 
宇宙における超えられない速度：エネルギーが無限になるとき 
電磁的暴走：光速の秘密 
光電効果を理解する：光と電子 
地平線はどれくらいの距離にあるのか？ 
太陽光パネルはどのように電気を電力網に送り込むのか？ 
運動量の力学：ロケットやクラゲの推進を説明する 
電子のエネルギーが化学的性質を決定する仕組み 
量子不確定性の重要な役割：どの粒子も静止することはできない 
エネルギー、パワー、時間の関係 
なぜ寒さには限界があるのに暑さにはないのか？ 
ガリレオの落体の法則 
理想気体の法則 
シュレディンガー方程式と原子の構造 
ネーターの定理：エネルギー保存則は対称性から導かれる 
重力質量と慣性質量の等価性と等価原理
物理学の第三方程式：衝突を理解するための運動量 
物理学の第二の基本方程式：保存される量の直感 
物理学の第一方程式：力を数学的に表現する方法 
電磁力またはローレンツ力 
受け取る太陽エネルギーは傾斜角によって変化する 
なぜ大理石は木よりも冷たいのか？ 
なぜ質量のない光子がエネルギーを持つのか？ 
ベイズの定理と人工知能 
物理学の7つの基本定数 
星間空間で感じる温度はどれくらいか？ 
黒体放射の曲線：プランクの法則 
等価原理：重力効果は加速度と区別がつかない 
E=mc²：宇宙の4つの基本概念を再考する 
太陽の重さを測る方法 
自由落下の方程式（1604年） 
クーロンの方程式（1785年） 
エントロピーに関するボルツマンの方程式（1877年） 
特殊相対性理論の方程式（1905年） 
一般相対性理論の方程式（1915年） 
惑星の自転方程式：角運動量と重力平衡の間 
惑星の公転速度の方程式 
プランクの方程式 
シュレディンガー方程式 
ニュートンの三法則が古典力学をどのように説明するか 
マクスウェルの方程式 
ディラックの方程式 
エネルギー保存則 
電磁誘導の方程式 
なぜ素粒子は質量を持たないのか？ 
熱と温度の違い