高校物理からはじめる工学部の物理学

今回は電圧あるいは電位差と呼ばれる重要な概念について説明します。さて、電気を押し出す力とも説明される電圧は、次のように説明される物理量です。 電圧(電位差)とは？ 点 $\RM{A},\RM{B}$ それぞれの電位を $\phi_A(x,y...

今回は導体が示す、四つの重要な性質について説明します。 結論から示すと導体は次の四つの性質を示します。 導体の性質 $1.$ 導体内部に電場は存在しない。(静電遮蔽)　　　　　　　　　　$\,$ $2.$ 自由電荷が静止しているとき、導体の...

前回は、点電荷によって導体平板に形成される電場と電位を鏡像法により導出しました。今回は、点電荷と導体球の間に作用する静電気力を鏡像法により求めていきます。 点電荷に作用する導体球からの静電気力 $a$ を導体球の半径、$Q$ を点電荷の持つ...

今回は鏡像法と呼ばれる方法により、導体平板と点電荷が形成する電場と電位の分布を計算していきます。 鏡像法を用いることで、平板や球体周辺に形成される電場や電位を簡便に求められるようになります。 実際、点電荷により導体平板上に形成される電場の大...

前回、球状の電荷が形成する電場と電位をガウスの法則を用いて計算しました。今回は平板と円筒が形成する電場をガウスの法則より導出することを考えます。 まず、平板の電場については次のように表せます。 無限平板の電場の大きさ 無限平板の面積当たりの...

今回は球や球殻の形状の電荷が形成する、電場と電位をガウスの法則を用いて計算します。球や球殻は球対称なため、ガウスの法則を適用しやすいという利点があります。 確かにガウスの法則を用いることも無く電場の定義からも計算できますが、ガウスの法則の有...

今回は電気双極子と呼ばれる、電気量の絶対値が等しい正電荷と負電荷の対の系について考えます。さて、電気双極子とは次のように定義される状態のことです。 電気双極子とは？ 電気双極子(ダイポール)：大きさが等しい正負の電荷がある間隔で対となって存...

電場から電気力線の概念が得られましたが、もう一つの重要な概念として電位というものが登場します。 今回は電位について説明します。さて、電位は静電ポテンシャルとも呼ばれるポテンシャルエネルギーの一種であり、次のように説明される概念です。 電位と...

今回は電場に関する重要な法則である、ガウスの法則について説明します。ガウスの法則は特に、一般の電荷分布における電場の大きさを計算する際に重宝します。 ガウスの法則自体は、閉曲面内部に存在する電荷が形成する電場について記述するものですが、閉曲...

今回は電磁気学の重要な概念の一つである電気力線について説明します。 電気力線は、電荷が形成する電場や電気力の存在を説明するために生み出された概念であり、物質的な実体を持つものではありません。しかし、電場の物理学的な理解や数学的な記述に便利な...