高校物理からはじめる工学部の物理学

今回は誘電体(=不導体)を電場の中に置いたときに起きる現象である、誘電分極のメカニズムについて考えます。また、この考察を通じて分極ベクトルという物理量の導出を行います。 まずは結論から示します。すなわち、分極ベクトルは次のように定義される物...

コンデンサーの性能は電気容量というパラメータを用いて表現されます。例として、平行平板コンデンサーの電気容量は平板の面積 $S$ と極板間の間隔 $d$、そして、誘電率により表されます。 そして、誘電率は次のように定義される物理量のことです。...

今回は二重円筒コンデンサーを題材に、電気容量と静電エネルギーの具体的な計算方法について解説します。 結論を示すと、二重円筒コンデンサーによる電気容量と静電エネルギーは次のように与えられます。 二重円筒コンデンサーの電気容量と静電エネルギー ...

導体やコンデンサーに蓄えられた電気エネルギーを表す量として、静電エネルギーと呼ばれるものがあります。具体的には次のように静電エネルギーは与えられます。 静電エネルギーとは？ 導体またはコンデンサーの電気量が $0$ から $Q$ の状態にな...

コンデンサー(またはキャパシター)は、二つの導体を使って電気を蓄える装置のことです。さて、コンデンサーに蓄えられる電気量 $Q$ は、導体間の電圧 $V$ と定数である電気容量 $C$ を用いて次のような関係があります。 電気容量とは？ 二...

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...