電験3種WebHandMade[過去問・解答・重点学習]

静電気に関するクーロンの法則


クーロンの法則は、静電気に関する法則磁気に関する法則がある。
いずれも『力』に関する重要な法則である。
電磁気学は、このクーロンの法則を起点として展開されていくことになる。


1.静電気の基礎知識


  1. 帯電体(たいでんたい)とは、電荷(でんか)を帯びた物体のことをいう。


  2. 電荷には、正電荷(+)と負電荷(−)の二種類がある。



  3. 点電荷(てんでんか)とは、帯電体の大きさを無視した電荷のことである。



  4. 真空とは、物質が全く存在しない(非常に少ない)空間をいう。









  5. [C]の単位は、「クーロン」と読む。

  6. [N]の単位は、「ニュートン」と読む。

  7. [F]の単位は、「ファラド」と読む。

  8. εは、「イプシロン」と読む。

  9. πは、円周率(3.141592…)を表す記号である。



2.静電気に関するクーロンの法則


二つの点電荷間に働く力は、二つの点電荷を結ぶ直線上にあり、その大きさは二つの点電荷の電荷量の積に比例し、二つの点電荷間の距離の2乗に反比例する。




ここで、点電荷が置かれた空間の誘電率をε[F/m]とすると、上式(1)は(2)式で表すことができる。




上式(2)のの出典は、半径rの球の表面積が4πr2によるものである。



3.誘電率ε


誘電率ε[F/m]は、真空誘電率ε0[F/m]比誘電率εrの積で表される。




4.吸引力と反発力


二つの点電荷の正負が異なる場合は、下図のように吸引力(引力)が働く。




二つの点電荷の正負が同じ場合は、下図のように反発力(引力)が働く。




例題


下図のように真空中で3[m]離れた2点に、+3[C]と−4[C]の点電荷を配置した。
この点電荷間に働く力の大きさ[N]を求めて、その力の方向を図示せよ。
ただし、1/(4πε0)=9×109として計算するものとする。