良問の風 118 解説

(1)図の円柱部分の電子が$t$秒間の間に断面$S$を通ります。
この電子の数の総量は
$N=n・V_0=nSvt$
この電子の電荷$q$は
$q=eN=enSvt$
よって流れる電流は1秒あたりに通る電荷量なので
$I=\frac{dI}{dt}=enSV$

(2)(3)(4) かかるローレンツ力は
$ \vec{f} =-e \vec{v} × \vec{B} $なので
$\vec{v} × \vec{B} $の右ネジとは反対方向となります。
$\vec{v}$と $\vec{B}$が垂直になるため、大きさは
$ f = evB $で向きは紙面表方向になります。

(5)棒の体積が$Sl$であることから、全ての電子の数は
$N_{all}=nSl$
(6)これらすべての電子にかかる力は
$F=N_{all}f=nSlevB$
(7)$I=enSV$を代入すると、
$F= enSv・Bl=IBl$
向きは紙面表方向になります