電験三種やり直しノート #31

理論：静電気：クーロンの法則、電界強度

点Ｃに電荷を置いた場合：

Qa はプラス電荷、Qb はマイナス電荷で大きさは同じ。点Ｃに置いたプラス電荷q0 にはたらく力を合成すると正三角形になるので、q0 にはたらく合成力Ｆc は個々にはたらく力と同じ。

点Ｄに電荷を置いた場合：

プラス電荷q0 にはたらく力は、直線上の合成になる。Qa からの反発力と Qb からの吸引力は同じ向きの同じ大きさなので、q0 にはたらく合成力Ｆd は個々にはたらく力の２倍。

(a) の点Ｃではたらいていた力Ｆc と、電解強度Ｅによる力との合成。(a) でＦc が底辺の方向とわかったので、Ｅと直線上の合成になる。

Ｅは q0=1 である場合の力なので、q0 が値をもつ場合はＦce=q0＊E。題意よりＦc とＦce は逆向きなので、合成は引き算。

電解強度、電界について：

電解強度もクーロン力も同じ「力」だがこの違いが直感的にわかりにくく混同しやすいと思う。このわかりにくさは、「電界」というものが後付けでできた概念だかららしい。

「電界」が考えられる前、クーロン力が電荷に比例することがわかっていたが、それを関係式にあらわせなかったので、後から「電界」を設定することでＦ=qＥという比例式をつくったという。（下↓のYouTube動画を参照）

この動画は受験勉強中に見たのだが、難しくて困っていたところを助けられた。「電界」の成り立ちについての説明は、電験三種関係のチャンネルでは見たことがなかったので、こういった高校物理のチャンネルもおすすめ。