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高校物理 静電気力と電場の基本公式(点電荷と極板のつくる電場)

点電荷とは電気をもった点で,体積のない理論上の物質である.点電荷はプラスまたはマイナスの電気をもっている.電気の単位はクーロン(C).
$Q[C]$ の電気量をもった点電荷と $q[C]$ の電気量をもった点電荷を $r$ だけ離して置くと,点電荷の間に静電気力が働く.

\[ F=k_{0}\dfrac {Qq}{r^{2}}=qE \\ \]

ここで $k_0$ はクーロン定数で $k_0 = 9.0 \times 10^9 \ \mathrm{N \cdot m^2 / C^2}$ である.

点電荷のつくる電場の公式

物理量 単位
極板面積 S(m2) 
距離 r(m)
誘電率 ε2(F/m)
電気量 Q(C), q(C)
電位差 V(V)
電場 E(V)
F(N)

\[ F=k_{0}\frac{Qq}{r^{2}}=qE \\ E=k_{0}\frac{Q}{r^{2}} \\ N=4\pi k_{0}Q=\frac{Q}{\varepsilon_{0}} \\ N=ES \]

1 枚の極板のつくる電場

\[ E=\frac{Q}{2\varepsilon_{0}S} \]

2 枚の極板がつくる極板間の電場

\[ E=\frac{Q}{\varepsilon_{0}S} \]

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