プロセス
1 磁場中の磁極が受ける力
【設問別解説】考え方から計算プロセスまで徹底ガイド
この問題のテーマは「磁場中の磁極が受ける力（磁気力）」です。電場と電荷の関係との類似性を意識すると理解が深まります。
問題を解く上で鍵となる物理法則や概念は以下の通りです。
- 磁気力の公式: 磁場 \(H\) 中にある磁気量 \(m\) の磁極が受ける力 \(F\) は、\(F = mH\) で表されます。
- 電場とのアナロジー: 電場 \(E\) 中の電荷 \(q\) が受ける静電気力 \(F = qE\) と対応しています。
- 単位の関係: \([\text{N}] = [\text{Wb}] \times [\text{A/m}]\) という次元関係が成り立ちます。
基本的なアプローチは以下の通りです。
- 問題文で与えられた物理量（磁場の強さ、磁気量）を整理し、磁気力の公式に代入して計算します。
思考の道筋とポイント
この問題では、磁場の強さと磁気量が数値として与えられています。求めるのは「磁気力の大きさ」です。
物理では、新しい概念（磁場）を学ぶ際、既知の概念（電場）と対比させることが非常に有効です。
- 電場: 電荷 \(q\) が力を受ける空間。力は \(F = qE\)。
- 磁場: 磁極 \(m\) が力を受ける空間。力は \(F = mH\)。
この対応関係を思い出せば、公式を忘れることはありません。また、問題文の数値はすべて有効数字2桁で与えられているため、最終的な答えも有効数字2桁で答える必要があります。
この設問における重要なポイント
- 磁気量 \(m\): 磁極の強さを表す量で、単位はウェーバ \([\text{Wb}]\) です。N極は正、S極は負の値として扱いますが、力の「大きさ」を求める場合は絶対値を用います。
- 磁場の強さ \(H\): 単位はアンペア毎メートル \([\text{A/m}]\) です。
- 力の向き: 正の磁気量（N極）は磁場の向きに、負の磁気量（S極）は磁場と逆向きに力を受けます。今回は大きさのみが問われています。
具体的な解説と立式
まず、問題文から与えられた物理量を整理します。
磁場の強さを \(H\)、磁気量を \(m\) とします。
問題文より、以下の値が与えられています。
\(H = 25 \, \text{A/m}\)
\(m = 2.0 \times 10^{-8} \, \text{Wb}\)
求める磁気力の大きさを \(F \, [\text{N}]\) とします。
磁場 \(H\) 中にある磁気量 \(m\) の磁極が受ける力の大きさは、以下の関係式で表されます。
$$ F = mH $$
この式に数値を代入して計算を行います。
使用した物理公式
- 磁気力の大きさ: \(F = mH\)
- \(F\): 磁気力 \([\text{N}]\)
- \(m\): 磁気量 \([\text{Wb}]\)
- \(H\): 磁場の強さ \([\text{A/m}]\)
立式した式に数値を代入し、計算を進めます。
$$
\begin{aligned}
F &= mH \\[2.0ex]
&= (2.0 \times 10^{-8}) \times 25 \\[2.0ex]
&= 2.0 \times 25 \times 10^{-8} \\[2.0ex]
&= 50 \times 10^{-8}
\end{aligned}
$$
ここで、結果を科学的表記（\(a \times 10^n\) の形、ただし \(1 \le a < 10\)）に直します。
$$
\begin{aligned}
F &= 5.0 \times 10^1 \times 10^{-8} \\[2.0ex]
&= 5.0 \times 10^{1-8} \\[2.0ex]
&= 5.0 \times 10^{-7}
\end{aligned}
$$
したがって、求める磁気力の大きさは \(5.0 \times 10^{-7} \, \text{N}\) です。
この問題は、「磁石の成分（磁極）」が「磁気の空間（磁場）」から受ける力を計算するものです。
イメージとしては、風（磁場）の中に帆（磁極）を立てたときに受ける風圧（磁気力）のようなものです。
- 風が強いほど（\(H\) が大きいほど）、受ける力は強くなります。
- 帆が大きいほど（\(m\) が大きいほど）、受ける力は強くなります。
この2つの要素のかけ算で力が決まるという、非常にシンプルな関係式を使っています。電気の世界で「電気の粒（電荷）」が「電気の空間（電場）」から力を受けるのと全く同じ仕組みだと考えると分かりやすいでしょう。
2 直線電流がつくる磁場
【設問別解説】考え方から計算プロセスまで徹底ガイド
この問題のテーマは「直線電流がつくる磁場」です。電流とその周囲に発生する磁場の関係を定量的に扱います。
問題を解く上で鍵となる物理法則や概念は以下の通りです。
- 直線電流がつくる磁場の公式: 無限に長い直線電流 \(I\) から距離 \(r\) 離れた点の磁場の強さ \(H\) は、\(H = \frac{I}{2\pi r}\) で与えられます。
- 磁場の形状: 直線電流を中心とする同心円状に形成されます。
- 右ねじの法則: 磁場の向きを決定する法則です（今回は大きさのみを問われていますが、概念として重要です）。
基本的なアプローチは以下の通りです。
- 問題文から電流 \(I\) と距離 \(r\) の値を読み取ります。
- 直線電流の磁場の公式に代入し、計算します。この際、円周率 \(\pi\) と数値 \(3.14\) の関係に注目して計算を簡略化します。
思考の道筋とポイント
- 公式の特定: 「直線電流」というキーワードから、適用すべき公式 \(H = \frac{I}{2\pi r}\) を特定します。
- 類似公式との区別: よく似た公式に「円形電流の中心磁場 \(H = \frac{I}{2r}\)」がありますが、これと混同しないように注意が必要です。直線電流の場合は、磁力線が電流を取り囲む円周（長さ \(2\pi r\)）上に分布するため、分母に \(\pi\) が含まれると覚えると良いでしょう。
- 計算の工夫: 数値計算では、電流値 \(3.14\) が円周率 \(\pi\) の近似値であることを利用して、面倒な掛け算や割り算を避けます。
この設問における重要なポイント
- 公式の選択: 直線電流 \(\rightarrow H = \frac{I}{2\pi r}\)。
- 単位: 電流は \([\text{A}]\)、距離は \([\text{m}]\) で代入し、結果は \([\text{A/m}]\) となります。
- 計算の視点: \(3.14\) を単なる数値として扱うのではなく、\(\pi\) との約分を見越して式を立てることが、計算ミスを防ぐコツです。
具体的な解説と立式
問題文より、電流の大きさ \(I = 3.14 \, \text{A}\)、距離 \(r = 0.25 \, \text{m}\) です。
求める磁場の強さを \(H \, [\text{A/m}]\) とします。
直線電流がつくる磁場の公式より、以下の式が成り立ちます。
$$ H = \frac{I}{2\pi r} $$
ここで、円周率 \(\pi \approx 3.14\) として計算を進めます。
使用した物理公式
- 直線電流がつくる磁場: \(H = \frac{I}{2\pi r}\)
- \(H\): 磁場の強さ \([\text{A/m}]\)
- \(I\): 電流の大きさ \([\text{A}]\)
- \(r\): 電流からの距離 \([\text{m}]\)
立式した式に数値を代入し、計算します。
$$
\begin{aligned}
H &= \frac{3.14}{2 \times 3.14 \times 0.25} \\[2.0ex]
&= \frac{1}{2 \times 1 \times 0.25} & (\text{3.14で約分}) \\[2.0ex]
&= \frac{1}{0.50} \\[2.0ex]
&= 2.0
\end{aligned}
$$
したがって、磁場の強さは \(2.0 \, \text{A/m}\) です。
まっすぐな電線に電流が流れると、その周りには目に見えない「磁気の渦」が生まれます。
この渦は、電線に近いほど強く、離れるほど弱くなります。具体的には、距離が2倍になれば強さは半分になる（反比例する）という性質があります。
この問題では、電流の値（\(3.14\)）が円周率（\(\pi \approx 3.14\)）と同じ数値になっているため、計算上きれいに打ち消し合い、シンプルな答えになります。
3 ソレノイド内部の磁場
【設問別解説】考え方から計算プロセスまで徹底ガイド
この問題のテーマは「ソレノイドコイルがつくる磁場」です。長いコイル（ソレノイド）の内部に形成される一様な磁場について扱います。
問題を解く上で鍵となる物理法則や概念は以下の通りです。
- ソレノイド内部の磁場の公式: 単位長さ（\(1 \, \text{m}\)）あたりの巻き数が \(n\) のソレノイドに電流 \(I\) を流したとき、内部の磁場の強さ \(H\) は \(H = nI\) で表されます。
- 一様磁場: 十分に長いソレノイドの内部では、磁力線が平行かつ等間隔になり、場所によらず磁場の強さと向きが一定になります。
- 単位長さあたりの巻き数: 公式中の \(n\) は「総巻き数」ではなく「\(1 \, \text{m}\) あたりの巻き数」であることに注意が必要です。
基本的なアプローチは以下の通りです。
- 問題文から「\(1 \, \text{m}\) あたりの巻き数 \(n\)」と「電流 \(I\)」を読み取ります。
- 公式 \(H = nI\) に代入して計算します。
思考の道筋とポイント
- 公式の選択: 「ソレノイド」「内部の磁場」というキーワードから、適用すべき公式は \(H = nI\) です。
- 変数の確認:
- \(I\): 電流の大きさ。問題文より \(1.5 \, \text{A}\)。
- \(n\): \(1 \, \text{m}\) あたりの巻き数。問題文より \(1.0 \times 10^3 \, \text{回/m}\)。
- 注意点: もし問題文が「長さ \(L\) の間に \(N\) 回巻いた」となっていた場合は、\(n = \frac{N}{L}\) を計算する必要がありますが、今回は直接 \(n\) が与えられているため、そのまま代入できます。
この設問における重要なポイント
- ソレノイドの特徴: 直線電流や円形電流がつくる磁場は場所によって強さが変わりますが、ソレノイド内部の磁場は（端の部分を除いて）どこでも同じ強さ（一様）です。
- 公式の形: \(H = nI\) には \(\pi\) や \(2\) などの係数がつきません。これは、アンペールの法則を適用した結果得られるシンプルな形です。
- 単位: \(n\) の単位は \([\text{回/m}]\) または単に \([\text{1/m}]\) です。これに電流 \([\text{A}]\) をかけることで、磁場の単位 \([\text{A/m}]\) が得られます。
具体的な解説と立式
問題文より、以下の値が与えられています。
単位長さあたりの巻き数 \(n = 1.0 \times 10^3 \, \text{回/m}\)
電流の大きさ \(I = 1.5 \, \text{A}\)
求めるソレノイド内部の磁場の強さを \(H \, [\text{A/m}]\) とします。
ソレノイド内部の磁場の公式より、以下の式が成り立ちます。
$$ H = nI $$
この式に数値を代入します。
使用した物理公式
- ソレノイド内部の磁場: \(H = nI\)
- \(H\): 磁場の強さ \([\text{A/m}]\)
- \(n\): 単位長さあたりの巻き数 \([\text{1/m}]\)
- \(I\): 電流の大きさ \([\text{A}]\)
立式した式に数値を代入し、計算します。
$$
\begin{aligned}
H &= (1.0 \times 10^3) \times 1.5 \\[2.0ex]
&= 1.0 \times 1.5 \times 10^3 \\[2.0ex]
&= 1.5 \times 10^3
\end{aligned}
$$
したがって、磁場の強さは \(1.5 \times 10^3 \, \text{A/m}\) です。
導線をバネのようにぐるぐると長く巻いたものを「ソレノイド」と呼びます。
ここに電流を流すと、それぞれの巻き線が作る磁場が足し合わされ、コイルの内部には強力でまっすぐな「磁気のトンネル」ができます。
このトンネルの中では、磁場の強さはどこでも一定です。その強さは、「どれだけ密に巻いているか（\(n\)）」と「どれだけ強い電流を流しているか（\(I\)）」の掛け算だけで決まります。
今回は、\(1 \, \text{m}\) あたり \(1000\) 回という密度で巻かれたコイルに \(1.5 \, \text{A}\) の電流が流れているので、単純にこれらを掛け合わせるだけで答えが出ます。
4 磁束密度と磁場の関係
【設問別解説】考え方から計算プロセスまで徹底ガイド
この問題のテーマは「磁束密度と磁場の関係」です。磁気的な空間の性質を表す2つの物理量、\(B\)（磁束密度）と \(H\)（磁場）をつなぐ「透磁率 \(\mu\)」の役割を理解します。
問題を解く上で鍵となる物理法則や概念は以下の通りです。
- 構成方程式: 磁束密度 \(B\) と磁場の強さ \(H\) の間には、透磁率 \(\mu\) を比例定数として \(B = \mu H\) という関係が成り立ちます。
- 透磁率の意味: 物質（この場合は空気）がどれだけ磁気を通しやすいか、あるいは磁化されやすいかを表す定数です。
- 単位の関係: \([\text{T}] = [\text{N/A}^2] \times [\text{A/m}]\) あるいは \([\text{T}] = [\text{Wb/m}^2]\) などの関係があります。
基本的なアプローチは以下の通りです。
- 問題文から磁場の強さ \(H\) と透磁率 \(\mu\) を読み取ります。
- 関係式 \(B = \mu H\) に代入して計算します。
思考の道筋とポイント
- 物理量の整理:
- 磁場の強さ \(H = 1.0 \times 10^2 \, \text{A/m}\)
- 空気の透磁率 \(\mu = 1.3 \times 10^{-6} \, \text{N/A}^2\)（通常は \(\mu_0\) と書かれることが多いですが、ここでは空気の透磁率として与えられています）
- 求めるもの: 磁束密度の大きさ \(B \, [\text{T}]\)
- 関係式の想起: 電場 \(E\) と電束密度 \(D\) の関係 \(D = \varepsilon E\) と同様に、磁場 \(H\) と磁束密度 \(B\) の間には \(B = \mu H\) という線形関係があります。
この設問における重要なポイント
- \(B\) と \(H\) の違い:
- \(H\)（磁場の強さ）: 電流や磁極が作り出す、空間そのものの磁気的な「場」の強さ。単位は \([\text{A/m}]\) または \([\text{N/Wb}]\) 。
- \(B\)（磁束密度）: その場に置かれた物質の影響（透磁率）まで含めた、実際に働く磁気の強さ（単位面積あたりの磁束の本数）。単位は \([\text{T}]\) または \([\text{Wb/m}^2]\)。
- 透磁率 \(\mu\) の役割: \(H\) を \(B\) に変換する係数です。真空中や空気中ではほぼ一定の値をとりますが、鉄などの強磁性体中では非常に大きな値になります。
具体的な解説と立式
問題文より、以下の値が与えられています。
磁場の強さ \(H = 1.0 \times 10^2 \, \text{A/m}\)
空気の透磁率 \(\mu = 1.3 \times 10^{-6} \, \text{N/A}^2\)
求める磁束密度の大きさを \(B \, [\text{T}]\) とします。
磁束密度と磁場の関係式より、以下の式が成り立ちます。
$$ B = \mu H $$
この式に数値を代入します。
使用した物理公式
- 磁束密度と磁場の関係: \(B = \mu H\)
- \(B\): 磁束密度 \([\text{T}]\)
- \(\mu\): 透磁率 \([\text{N/A}^2]\)（または \([\text{H/m}]\)）
- \(H\): 磁場の強さ \([\text{A/m}]\)
立式した式に数値を代入し、計算します。
$$
\begin{aligned}
B &= (1.3 \times 10^{-6}) \times (1.0 \times 10^2) \\[2.0ex]
&= 1.3 \times 1.0 \times 10^{-6} \times 10^2 \\[2.0ex]
&= 1.3 \times 10^{-6+2} \\[2.0ex]
&= 1.3 \times 10^{-4}
\end{aligned}
$$
したがって、磁束密度の大きさは \(1.3 \times 10^{-4} \, \text{T}\) です。
「磁場（\(H\)）」と「磁束密度（\(B\)）」は、どちらも磁気の強さを表す言葉ですが、少し意味合いが違います。
- 磁場（\(H\)）: 原因（電流など）が作り出す「きっかけ」のようなもの。
- 磁束密度（\(B\)）: その場所にある物質（空気や鉄など）が反応して実際に生じる「結果」としての磁気の強さ。
この2つをつなぐのが「透磁率（\(\mu\)）」です。「きっかけ（\(H\)）」に「物質の反応しやすさ（\(\mu\)）」を掛けると、「実際の結果（\(B\)）」が得られる、という関係（\(B = \mu H\)）になっています。
今回は空気中での話なので、空気の透磁率を使って計算しました。
5 電流が磁場から受ける力
【設問別解説】考え方から計算プロセスまで徹底ガイド
この問題のテーマは「電流が磁場から受ける力（電磁力）」です。電流、磁場、力の3つの向きの関係と、力の大きさを求める計算を扱います。
問題を解く上で鍵となる物理法則や概念は以下の通りです。
- 電磁力の大きさ: 磁束密度 \(B\) の一様な磁場中で、磁場と垂直に置かれた長さ \(L\) の導線に電流 \(I\) が流れるとき、導線が受ける力の大きさ \(F\) は \(F = IBL\) で表されます。
- フレミングの左手の法則: 電流（中指）、磁場（人差し指）、力（親指）の向きの関係を示す法則です。これら3つの指を互いに直角に開いて向きを決定します。
基本的なアプローチは以下の通りです。
- 力の大きさ: 公式 \(F = IBL\) に与えられた数値を代入して計算します。
- 力の向き: フレミングの左手の法則を用いて、図の状況（電流の向き、磁場の向き）から力の向きを判定します。
思考の道筋とポイント
- 力の大きさの計算:
- 電流 \(I = 3.0 \, \text{A}\)
- 磁束密度 \(B = 1.5 \, \text{T}\)
- 導線の長さ \(L = 2.0 \, \text{m}\)
- これらを公式 \(F = IBL\) に代入します。
- 力の向きの判定:
- 電流の向き（中指）: 図の上向き（\(\uparrow\)）
- 磁場の向き（人差し指）: 紙面の裏から表へ向かう向き（\(\odot\)）
- 力の向き（親指）: これらに合わせて左手をセットすると、親指は右向き（\(\rightarrow\)）を指します。
この設問における重要なポイント
- 磁場の向きの記号: \(\odot\) は「矢の先端」を表し、紙面の裏から表へ向かう向きを意味します。逆に \(\otimes\) は「矢羽」を表し、表から裏へ向かう向きです。
- フレミングの左手の法則の適用: 手首をひねる必要があるため、慣れないうちは紙（問題用紙）の方を回して、手が無理のない形になるように調整するとミスが減ります。
- 垂直条件: 公式 \(F = IBL\) は、電流と磁場が垂直な場合に成り立ちます。もし角度 \(\theta\) がある場合は \(F = IBL \sin\theta\) となりますが、今回は「垂直に置かれた」とあるので \(\sin 90^\circ = 1\) として扱えます。
具体的な解説と立式
まず、力の大きさを求めます。
電流 \(I = 3.0 \, \text{A}\)、磁束密度 \(B = 1.5 \, \text{T}\)、導線の長さ \(L = 2.0 \, \text{m}\) です。
電流が磁場から受ける力の大きさ \(F \, [\text{N}]\) は、以下の式で表されます。
$$ F = IBL $$
次に、力の向きを判定します。
フレミングの左手の法則を適用します。
- 左手の中指を電流の向き（上向き）に合わせます。
- 左手の人差し指を磁場の向き（紙面の裏から表向き）に合わせます。
- このとき、左手の親指が指す向きを確認します。
使用した物理公式
- 電流が磁場から受ける力（電磁力）: \(F = IBL\)
- \(F\): 力の大きさ \([\text{N}]\)
- \(I\): 電流の大きさ \([\text{A}]\)
- \(B\): 磁束密度の大きさ \([\text{T}]\)
- \(L\): 磁場中の導線の長さ \([\text{m}]\)
- フレミングの左手の法則
力の大きさ \(F\) を計算します。
$$
\begin{aligned}
F &= 3.0 \times 1.5 \times 2.0 \\[2.0ex]
&= 3.0 \times 3.0 \\[2.0ex]
&= 9.0
\end{aligned}
$$
したがって、力の大きさは \(9.0 \, \text{N}\) です。
力の向きについては、フレミングの左手の法則より、親指は右向き（イの向き）を指します。
電流が流れている導線を磁石の近く（磁場の中）に置くと、導線自体が力を受けて動こうとします。これを「電磁力」と呼び、モーターなどが回る原理になっています。
- 力の強さ: 「電流の強さ」「磁石の強さ」「導線の長さ」の3つすべてに比例します。つまり、これらを掛け算すれば力が求まります。
- 力の向き: 左手を使って占うように決めます（フレミングの左手の法則）。
- 中指＝電流（Denryu）
- 人差し指＝磁場（Jiba）
- 親指＝力（Chikara）
この順に指を合わせると、力がどちらに向くかが分かります。今回は、電流が上、磁場が手前向きなので、力は右向きになります。
6 ローレンツ力
【設問別解説】考え方から計算プロセスまで徹底ガイド
この問題のテーマは「ローレンツ力」です。磁場中を運動する荷電粒子が受ける力について、その大きさと向きを求めます。
問題を解く上で鍵となる物理法則や概念は以下の通りです。
- ローレンツ力の大きさ: 磁束密度 \(B\) の磁場中を、速さ \(v\) で運動する電気量 \(q\) の荷電粒子が受ける力の大きさ \(f\) は、速度と磁場が垂直な場合、\(f = |q|vB\) で表されます。
- ローレンツ力の向き: フレミングの左手の法則を用いますが、負電荷（電子）の場合は電流の向きが運動の向きと逆になることに最大の注意が必要です。
基本的なアプローチは以下の通りです。
- 力の大きさ: 公式 \(f = |q|vB\) に数値を代入して計算します。
- 力の向き: 電子の運動方向と逆向きを「電流の向き」とみなし、フレミングの左手の法則を適用して判定します。
思考の道筋とポイント
- 力の大きさの計算:
- 電気量の大きさ \(|q| = |-1.6 \times 10^{-19}| = 1.6 \times 10^{-19} \, \text{C}\)
- 速さ \(v = 5.0 \times 10^5 \, \text{m/s}\)
- 磁束密度 \(B = 2.0 \times 10^{-4} \, \text{T}\)
- これらを公式 \(f = |q|vB\) に代入します。
- 力の向きの判定:
- 粒子の種類: 電子（負電荷）です。
- 運動の向き: 右向き（\(\rightarrow\)）
- 電流の向き（中指）: 負電荷が右へ動くことは、電流が左へ流れることと等価です。したがって、中指は左向き（\(\leftarrow\)）に向けます。
- 磁場の向き（人差し指）: 紙面の表から裏へ向かう向き（\(\otimes\)）
- 力の向き（親指）: これらに合わせて左手をセットすると、親指は下向き（\(\downarrow\)）を指します。
この設問における重要なポイント
- 負電荷の罠: 正電荷（陽子など）の場合は「運動の向き＝電流の向き」ですが、負電荷（電子など）の場合は「運動の向き＝電流の逆向き」となります。ここが最も間違いやすいポイントです。
- 磁場の向きの記号: \(\otimes\) は「矢羽」を表し、紙面の表から裏へ突き抜ける向きを意味します。
- 計算の指数処理: \(10^{-19}\) や \(10^5\) など、指数の幅が広いため、指数法則 \(10^a \times 10^b = 10^{a+b}\) を慎重に適用します。
具体的な解説と立式
まず、ローレンツ力の大きさを求めます。
電子の電気量の大きさ \(|q| = 1.6 \times 10^{-19} \, \text{C}\)、速さ \(v = 5.0 \times 10^5 \, \text{m/s}\)、磁束密度 \(B = 2.0 \times 10^{-4} \, \text{T}\) です。
電子が磁場から受けるローレンツ力の大きさ \(f \, [\text{N}]\) は、以下の式で表されます。
$$ f = |q|vB $$
次に、力の向きを判定します。
電子は負の電荷を持つため、電子の運動方向（右向き）と逆向き（左向き）を電流の向きとみなします。
フレミングの左手の法則を適用します。
- 左手の中指を電流の向き（左向き）に合わせます。
- 左手の人差し指を磁場の向き（紙面の表から裏向き）に合わせます。
- このとき、左手の親指が指す向きを確認します。
使用した物理公式
- ローレンツ力の大きさ: \(f = qvB\) （\(v \perp B\) のとき）
- \(f\): 力の大きさ \([\text{N}]\)
- \(q\): 電気量の大きさ \([\text{C}]\)
- \(v\): 速さ \([\text{m/s}]\)
- \(B\): 磁束密度の大きさ \([\text{T}]\)
- フレミングの左手の法則
力の大きさ \(f\) を計算します。
$$
\begin{aligned}
f &= (1.6 \times 10^{-19}) \times (5.0 \times 10^5) \times (2.0 \times 10^{-4}) \\[2.0ex]
&= 1.6 \times 5.0 \times 2.0 \times 10^{-19} \times 10^5 \times 10^{-4} \\[2.0ex]
&= 1.6 \times 10 \times 10^{-19+5-4} \\[2.0ex]
&= 16 \times 10^{-18} \\[2.0ex]
&= 1.6 \times 10^{-17}
\end{aligned}
$$
したがって、力の大きさは \(1.6 \times 10^{-17} \, \text{N}\) です。
力の向きについては、フレミングの左手の法則より、親指は下向き（イの向き）を指します。
電気を帯びた粒（荷電粒子）が磁場の中を飛ぶと、進路を曲げるような力を受けます。これを「ローレンツ力」と言います。ブラウン管テレビで電子ビームを曲げて画面を描画するのにも使われていた原理です。
- 力の大きさ: 「電気量の大きさ」「スピード」「磁場の強さ」の3つを掛け合わせるだけで求まります。
- 力の向き: ここでも左手を使いますが、注意が必要です。飛んでいるのが「電子（マイナスの粒）」だからです。
- 「電子が右へ飛ぶ」＝「電流は左へ流れる」と考えます。
- 中指を「左」に向け、人差し指を「奥」に向けると、親指は「下」を向きます。
- つまり、電子は下向きに力を受けて曲がっていきます。
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