センター2015物理第１問 問２「静電気力のつり合い」

「点電荷にはたらく静電気力」ってどう表せるか知ってる？

正解！「クーロンの法則」っていう式だね。詳しくは「クーロンの法則」を読んでみてね。

まずは力の矢印を描こう！正方形の一辺をとしよう。電気量の点電荷にはたらく静電気力がつり合ってるんだから、にはたらく力の矢印を描くんだ。

力って、必ず「及ぼす」側と「及ぼされる」側があるのね。今はにはたらく力を描きたいんだから、が「及ぼされる」側ね。「及ぼす」側は、右のと下のと右下のの３つがあるでしょ。

大切なのは、３つある「及ぼす」側を１つずつ考えることだよ。

右下のは電気の正負もわからないし、そもそもの電気量を表したいんだから、最後に考えよう。なので、右のか、下のからだね。これは、どっちでもいいよ。どっちにする？

問題文にはもも電気量は正だと書いてあるので、同じ符号の場合は斥力がはたらくんだよね。

じゃあ、右のがに及ぼす力の向きはどっち？

そうだね。で、大きさは「クーロンの法則」の通りね。

そうだね。大きさも同じだね。

そうだね。だけど、もう一つ力を加えた３つの力でつり合うんだよ。とりあえず、今描いてある２つの力の合力はどうなる？

そうだね。青い２つの矢印で作られた正方形の対角線だから、力の大きさは倍だね。この緑の力と、が及ぼす力がつり合うので、の電荷は正か負かわかる？

その通り！一辺の正方形の対角線はなので、がに及ぼす力はどうなるかな？

正解だ！というわけで、あとは緑色の矢印と、赤い矢印の大きさが等しい、という式を立てて、計算してみよう。

慌てちゃダメ！さっき、は負って言ったばかりじゃない？