系によってLorentz力をどう考えるかー０１

磁場Bにおいて、速度ｖで運動する電荷ｑの荷電粒子に働くローレンツ力を考える場合、
速度ｖは何に対する速度か？という問題。

御茶ノ水駿台予備校の物理授業で、
S先生に以下の１．のように教わったと思う。

１．まずは基本

・下向きに働く静磁場Bがあると、左右に速度Vで移動する系では、
　電場が観測される。
・速度Vをうまく調整すると、電場が０になる。その系を∑とする。
・系∑における、荷電粒子の移動速度をｖとすると、
　ローレンツ力＝ｑｖｘB
 

２．移動する系∑’ からみた場合。

・電荷と同じ速度ｖで系∑にたいして運動する系∑'において、
　電荷ｑは運動していない（ｖ’＝０）が、系∑'において、電場E=ｖｘB
　がはたらくので、系∑'においても、電荷ｑにｑEの力が働くのが観測されるはず。

２’．電流の電荷移動速度と同じで移動する電荷ｑに力が働くか？

・系∑に対し、適切に被覆された電流 I が流れ、系∑で下向き磁場Bが観測され、
　電場は観測されていないとする。
・電荷ｑが静止して見える系∑'で考えると、電流速度０で電流＝０となるが、
　被覆がローレンツ収縮して電場が漏れて、力ｑEが働く。（某書籍で確認済み）
・これは、系∑からみて、ローレンツ力ｑｖｘBが働く現象と矛盾しない。

３．系∑に対し、「速度Vで等速運動する横に大きな磁石」による磁場Bを考える。

以下物理学科出身のM氏による解説：

・磁石の磁場は円電流による磁場であり、小さな四角形の電流とみなすと、
　運動方法の正向き電流、負向き電流の２本の電流に帰着される。
・２本の電流が、系∑に対し、同じ速度Vで移動しても、効果が総裁して、
　系∑で静止する電荷ｑに力を及ぼさない。

４．M氏と思考実験、一本の電流が相対運動する場合。

・系∑に対し、適切に被覆された電流 I が流れ、系∑で下向き磁場Bが観測され、
　電場は観測されていないとする。
・電流 I （導線自体）が、系∑に対し相対速度Vで移動した場合、系∑での静止電荷ｑに力が働くか？
　（つまり、系∑’ の方で、電流 I が流れている。）

　注意：電流 I が増加するだけと考えず、移動系∑’で電流 I が流れ、ローレンツ収縮により被覆が収縮し
　　　　電場が漏れて、電荷に静電気力が働く、と考察した。
　　　　系∑からみて、電流はI＋⊿Iに見えるが、被覆がローレンツ収縮して電場が漏れる。

５．以上のような考えで合っているのか、ご意見賜りたい。