電磁気学
ローレンツ力
磁場中の荷電粒子の軌道を、Bと粒子の速さを変えて観察します。 と左手の法則による力の向きを確かめます。
器具
- 一様磁場中の荷電粒子の3Dモデル
- 磁束密度・角度/速度のスライダー
- 軌道半径の読み値と一時停止ボタン
手順
速さを固定してBを変える
図1で「角度/速度」を固定し「磁束密度」を10から100へ動かします。軌道が強く曲がるのを見て半径を読みます。ローレンツ力は速度に垂直なので運動の向きだけを変え、|v| は不変——軌道は円です。
ラーモア半径を検証する
二つの B と二つの速さで半径 r を読み、 を確かめます。r は v に比例し B に反比例します。「一時停止」で周期を測り、 が v に依らないことを見ます。
角度依存を確かめる
「角度/速度」で v と B のなす角を変えます。θ = 90° で力は最大 、軌道は閉じた円。θ が小さくなると B 平行成分は偏向されず軌道はらせんになります。 と一致します。
力の向きと電荷の符号を予測する
図2で軌道の曲がる向きを見て、左手の法則から B の向きや電荷の符号を推定します。電荷の符号（電流の向き）を反転させ、実行前に新しい曲がり向きを予測します。q の符号が変われば力は反転します。
シミュレーション
実験の歴史
19世紀の陰極線実験が運動電荷に働く力への道を開きました。ジェームズ・クラーク・マクスウェルはすでに場の方程式に 項を書き、オリバー・ヘビサイドがそれを電荷への力として定式化しました（1889年）。ヘンドリック・アントーン・ローレンツが1895年、彼の電子論の中で完全な形 にまとめ、「ローレンツ力」の名が生まれました。
1897年J.J.トムソンは電界と磁界による偏向の釣り合いから陰極線の e/m を測定し、亜原子粒子の最初の証拠を得ました。磁場での軌道の曲がりはその後、質量分析計（アストン1919）、サイクロトロン（ローレンス1932）、現代のすべての加速器の基盤となりました。