電磁気

電圧で加速した粒子の速さで √ を忘れる

問題

静止していた質量 m、電荷 q の粒子を、電圧 V で加速した。粒子の速さ v を求めよ。

ありがちな答えv=2qVm

答えの単位で検算する

手順1 求めたい量の単位を確かめる

求めたいのは速度 v。単位は ms。

使える量の単位:

手順2 答えの右辺に単位を当てはめる

数字の係数(2、12、π など)は単位をもたないので無視します。

[qVm] =C·Vkg=m2s2 × 不一致
手順3 比べる

求めたい量は ms なのに、答えの単位が合いません。この答えはどこかが間違っています。

どこで間違えやすいか

qV=12mv2 から v² を出したところで止まった。

正しい答え

正しい答えv=2qVm
[qVm] =C·Vkg=m2s2=ms ○ 一致

単位が ms になり、求めたい量と一致しました。

単位が合っても、答えが正しいとは限りません(係数や sin・cos の間違いは見つけられません)。ただ、単位が合わなければ必ず間違いなので、見直す場所を絞り込めます。

電場・磁場中の荷電粒子のほかのミス

電場・磁場中の荷電粒子の検算のコツ

円運動の半径 mvqB は m、周期 2πmqB は s、qBm は 1s(角振動数)です。電圧で加速した粒子のエネルギー qV は J なので、速さにするには √ が必要です。

→ 電場・磁場中の荷電粒子のミスをまとめて見る

→ 速度の単位の意味を調べる → 検算のやり方