誘導起電力「ローレンツ力とファラデー電磁誘導」はどんなつながりがあるの？
ファインマンも解けなかった問題を解明 ～ファラデーの電磁誘導の法則とローレンレツ力はなぜ同じ起電力を与えるのか～
先日このようなタイトルのプレスリリースをみました。「ファインマンも解けなかった！」というタイトルがまたキャッチーですね。
磁場中を横切る導線というカタカナの「コの字型」の回路の問題がよく高校物理で出題されるのですが、このときに起こる電磁誘導の考え方として２つの考え方があります。
それは、
① 導線の中の電荷に働くローレンツ力から考える方法
② 回路全体をコイルとして考えて、ファラデーの電磁誘導の法則から導く方法の２つの方法
の２つです。私は授業ではどちらの方法も教えつつも、問題を解くときには主に①の方法を使って解くようにしています。
②のほうがときやすい問題も中にはあります。
どちらも同じ答えにたどり着くのですが、これらの関係を量子力学を使って結びつけたそうです。記事によれば、
小泉准教授は、電子の運動を量子力学的な波動関数で記述すると同時に、電磁場をゲージ場とし、電場、磁場の代わりにゲージポテンシャルを用いることにより、この問題を解きました。
ということ。
量子力学が関係をしており、論文の内容を理解するのに一筋縄ではいかないような感じではありますが、①と②の関係性についてよく生徒から質問を受けていましたので、教えるほうとしてはとてもうれしい研究結果ですね。
物理はなかなか教科書の内容が新しくなりませんが、次回の改訂等で少し新しくなる可能性のある研究でワクワクしました。
面白いニュースをみつけましたら、ぜひ私にも教えてください(^^)
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