2007年、33年の時間を巻き戻し天文少年ならぬ天文壮年へ再入門。隊員1名。その後の変化でただいま星空は休眠状態。郷土史、草刈り、読書、ドローンの記事が多くなっています。
ローレンツ力には右手も左手もない
2022-08-26 Fri 00:00
この前、『宇宙の秘密を解き明かす24のスゴい数式』を読みながら、ローレンツ力の学習ではフレミングの左だ右だの法則をいまだに覚えさせられているのだろうかということを書いた。その最後に予告した都立豊多摩高校の物理の授業で教わった右手で引っ叩くだけの法則を書いておく。

物理の北山宗昌先生はフレミングの左手だの右手だのという法則を使わなかった。教科書や参考書に出ているのを知っていたので、最初はあれ?と思ったのだが、先生のおかげで無駄な暗記から解放され、物理嫌いにならずに済んだ意味は大きかったと思う。

使うのは親指を開いた右手のみ。覚えるのは、磁場の方向に指4本、電流(電荷)の方向に親指→引っ叩く方向に力が働く、これだけ。強いて言うなら左手の法則に相当するが、わざわざ書くこともない。右手の法則は覚える必要はなく、同じく磁場の方向に指4本、導体(電荷)が動く方向に親指→引っ叩く方向に電流(電荷)となり、磁場の方向と電荷の方向とローレンツ力の方向の関係は同じこと。

フレミングの左手だの右手だのを法則と言うくらいならば、それらが統合されてよりエレガントになったこれこそ北山の法則と呼ぶに相応しいと思うのだが。
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この記事のコメント
なるほど、これは初めて聞きました。

この4本の指の方向と親指の関係は、電磁石とコイルの関係でも出てきますが、その場合は、電流と磁場の関係が逆になります。

 ほかに、大学に入ってから、右ネジの法則というのを友人から教わりました。これは、力が電流×磁場の3次元ベクトルの外積の方向を向くことを利用したもので、右ネジを電流→磁場と回すと力の方向にネジがすすので「電磁力」と覚えればいいのです。
 今、高校数学で外積は習わないかもしれなので説明としては無理かもしれませんが、友人は高校の先生から習ったと言っていました。
2022-08-26 Fri 07:41 | URL | S.U #MQFp2i1U[ 内容変更]
電磁石とコイルの関係というのはこういうものですか?
https://katekyo.mynavi.jp/juken/6304
これは右ネジの法則だけでいけますね。
2022-08-26 Fri 10:06 | URL | かすてん #MLEHLkZk[ 内容変更]
そうです。そうです。
右手の構造は、4本の指が伸びている方向をネジ山とすれば、右ネジと同じですから、これもOKですね。問題は、右ネジにするには、どの量からどの量に回すかですが、これは電気の±、磁気のNSの定義に関することなので、覚えるしかありません。
2022-08-26 Fri 10:31 | URL | S.U #MQFp2i1U[ 内容変更]
先ほどの解説ページもそうですが、コイルの巻き方を変えたり、手の向きをこっちに向けたりあっちに向けたり色々なパターンの図を載せますが、要は電流方向に右ねじを添えれば、回転方向がミクロな磁力線の方向になるということで済むと思うのですけどね。覚えることは極力少なくしたいという自分には、高校時代の北山先生の教え方がぴったりでよかったです。
2022-08-26 Fri 11:20 | URL | かすてん #MLEHLkZk[ 内容変更]
学校の理科のみならず、無線技士の試験とかどうやって覚えているのでしょう。また、機会があれば調べておきます。
2022-08-26 Fri 14:08 | URL | S.U #MQFp2i1U[ 内容変更]
現在、北山先生のように教育指導要領に書かれていない教え方をすると、生徒の保護者からクレームが来るのではないかと感じます。自分の場合、本質でないところでエネルギーを浪費させられなくてありがたかったと言うしかないです。
2022-08-26 Fri 15:08 | URL | かすてん #MLEHLkZk[ 内容変更]
>保護者からクレーム
それでは、中学・高校ではなくて小学校状態ですね。

工業高校ではどうかというと、
(工業教育.net)
https://kogyo-kyoiku.net/electromagnetic-formula/
やはりフレミングの左手のようです。工業高校なら、ベクトルの外積を先に教えてもいいのではないでしょうか。空間幾何数学は難しいですが、外積くらい理解できないようでは、建築やデザインの図面も引けないのではないでしょうか。逆に実用の目的があれば理解もしやすいと思います。
2022-08-27 Sat 08:17 | URL | S.U #MQFp2i1U[ 内容変更]
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