クーロンの法則

概要

電荷と電荷が引き寄せあう(あるいは反発する)ときの力を表す。

• 高校ではスカラー
• 大学ではベクトル

二つの電荷が同符号 → 斥力
二つの電荷が異符号 → 引力

Transclude of クーロンの法則-概略図

この力$F$をクーロン力という。単位は$[N]$。
この力を求める法則をクーロンの法則という。

公式

そしてクーロン力の大きさは「距離の二乗に反比例し、電荷量の積に比例」する。

$$\begin{array}{rl}電気力F& =k\frac{q{q}^{\prime }}{r^2}\end{array}$$

$k$：比例係数

比例定数：$k=9.0\times 10^9[N{m}^2/C^2]$ 又は $k=\frac{1}{4\pi {ϵ}_0}$

例題

$r=1m$離れて$q=1C$と$q^{\prime }=1C$の電荷がある。
2つの電荷の間に働くクーロン力$F$を求めなさい。
比例定数として、$k=\frac{1}{4\pi {ϵ}_0}$を用いる。

$$\begin{array}{rl}F& =\frac{1}{4\pi {ϵ}_0}・\frac{1・1}{1^2}\\ & =\frac{1}{4\pi {ϵ}_0}\end{array}$$

「場」

高校のクーロンの法則では基本的に直線上でのみ考えていた。
しかし、大学では「場」の考えを用いる。

電荷$q_1$は、周囲の空間に電荷に力を及ぼす電界(=電場)というものを作る。。。と考える。
電荷$q_2$は電荷$q_1$が作った電界から力$F$を受ける。

電気力線

電荷$q$が作成する電場の方向を矢印で繋げた線を電気力線という。

Transclude of 電気力線