電験2種過去問【2019年理論 問7】
【電子回路】界磁中の電子の運動(サイクロトロン共鳴)《空所問題》
次の文章は、磁界中の電子の運動に関する記述である。文中の\fbox{空所欄}に当てはまる最も適切なものを解答群の中から選べ。
図のように、磁束密度B(>0)の一様な磁界に直角に速度v_0(>0)で電子(質量m、電荷-e、e>0)が運動している。このとき電子は磁界からローレンツ力を受ける。その力の向きは電子の進行方向に直角で\fbox{(1)}の方向であり、その大きさはF=\fbox{(2)}である。電子はこの力を向心力として半径rの円運動をすることから、 r= \fbox{(3)}となる。また、電子が回転する角周波数は\omega =\fbox{(4)}である。ここに角周波数が\omegaと等しい振動電界を外部から印加することにより、電子を効率よく加速したり減速したりすることができる。電子が加速された場合には、電子の速度v_0が増大することから、円運動の半径は増大する。このとき、電子の円運動の角周波数\omegaの大きさは\fbox{(5)}。この現象はサイクロトロン共鳴と呼ばれ、高密度プラズマの生成や、固体の有効質量の測定などに応用されている。
[問7の解答群]
\small{\begin{array}{ccc} (イ)&\displaystyle\frac{eB}{m}&(ロ)&増大する&(ハ)&\displaystyle\frac{mv_0^2}{eB}\\ (ニ)&減少する&(ホ)&\displaystyle\frac{mv_0}{eB}&(ヘ)&\displaystyle\frac{eB}{v_0}\\ (ト)&\displaystyle\frac{m}{eB}&(チ)&ev_0^2B&(リ)&紙面表から裏へ\\ (ヌ)&紙面裏から表へ&(ル)&\displaystyle\frac{ev_0B}{m}&(ヲ)&変わらない\\ (ワ)&ev_0B&(カ)&磁界Bと逆向き&(ヨ)&\displaystyle\frac{eB}{2\pi m}\\ \end{array}}
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