■点電荷のまわりの電場(電界)
点電荷が作る電場の向きについては,分かってる?正電荷と負電荷でちょっと違うけど。
そうだね。この感じでいいんだけど,この線のことは「電気力線(でんきりきせん)」っていうんだよね。
「でんきりょくせん」じゃなくて「でんきりきせん」ね。
そう。今は電場を考えるので,例えば下の図で考えてみよう。正電荷と負電荷が点Oにつくる電場の向きは分かるかな?
それでいいね。電場の向きに関してはこれでいいので,もう一つ,点電荷がつくる電場の強さはどう表されるか覚えてる?
なんとなく覚えてるけど,似たような式がいろいろあるのよね。
■点電荷に関する公式の確認
確かにややこしいね。ややこしいけど,
と
という関係があるから,うまく組み合わせると少しは覚えやすくなると思うよ。
なるほど,そう考えると少しは整理できるわね。今は電場の強さを求めたいので,
を使えばいいのね。
■4つの点電荷による電場の合成
そうだね。ここで大切なのは「電場の強さは点電荷からの距離の二乗に反比例する」っていうことだよ。それではまず図を描いてみようか。求めたいのはこの図の点Pの電場の向きだね。
電荷が4つもあるので,どうすればいいか分からないわ。
4つの電荷を合わせて考えるよりも,1つずつ順番に考えてみようか。点Cの電荷が点Pにつくる電場はどうなるかな?
いいね。点A,B,Dについても描いてみようか。ちなみに,点BとCはPまでの距離は同じだけど,点AとDはPまでの距離が長いよね。
ということは,点AとDがつくる電場の矢印を短くすればいいのね。矢印が4本になるけど,描くわね。
4本の矢印をベクトルとして和を求めるのね。矢印が4本もあるし,角度もよくわからないので難しいわ。
なるほど。そう組合わせてベクトルの足し算をすると,こうなるわね。
そうだね。あとは
と
を足し算すればいいね。
問題の選択肢の矢印の中から下向きを選べばいいので,答えは⑦ね。