第三級アマチュア無線技士 CBT試験問題例題（工学 No.1） 問17 解説 電子の運動

真空中を右向きに直進する負の電荷をもつ電子に対し、進行方向と逆である左向きの強い電界が加えられると、電子は電界と反対向きである右向きの静電力を受けて加速するため、「電子の進行速度が変わる」が正しい記述となります。

電界と電荷にはたらく力の性質

空間に電界が存在するとき、そこに置かれた電荷（電気を帯びた微粒子）には電気的な力が働きます。電荷同士や電界の中で電荷が受ける力の関係を表す基本的な法則をクーロンの法則と呼びます。

電界の向きは「正（プラス）の電荷が力を受ける向き」と定義されています。これに対して電子は「負（マイナス）の電荷」を持っているため、電界の中に電子が存在するとき、電子が受ける力の向きは電界の向きと常に反対になります。

運動している物体に力が加わる場合、力の方向と運動方向の関係によって物体の挙動が決まります。進行方向に対して平行（同じ向き、または真後ろ）に力が働く場合、物体の移動する軌道そのものは変化せず、速さが増す（加速）か減る（減速）かという速度の変化のみが生じます。物体の進行方向が曲がるのは、進行方向に対して垂直や斜めなどの角度をもって力が加わった場合に限られます。

進行方向と平行な電界による電子の運動変化

1. 図では電界の向きが左向きの矢印で示されているため、負の電荷をもつ電子は電界と反対向きである右向きに静電力を受けます。
2. 電子の進行方向の矢印は右向きであるため、電子が受ける力の向きは進行方向と完全に一致した平行な状態となります。
3. 進行方向と同じ向きへ継続して力を受け続けることで電子はまっすぐ進んだまま加速し、進行速度が変化します。
4. 力の働く向きが進行方向と一直線上にあるため、進行方向が変わったり（選択肢2）回転運動をはじめたり（選択肢1）することはなく、また1つの電子に対する作用によって電子の数が増加する（選択肢4）こともありません。

図に示された電界の左向き矢印と、負電荷である電子が右向きに受ける力の関係を重ね合わせてみると、電子の進行速度がどのように変化していくかが見えてきます。

参考リンク

• 電界中の電子の運動 | 基礎からわかる電気技術者の知識と資格
• 【電験三種】理論令和３年問１２／電界及び磁界中の電子の運動 - YouTube
• 18.3 Electric Field - Physics | OpenStax