2023年国家一般職(高卒技術) No.59 電気基礎　解説

　問題　　　　　

図のように、xy 平面上の点（l，0）に -Q〔C〕の点電荷が、点（-l，0）に +Q〔C〕の点電荷が置かれている。このとき、点 A（0，l）での電界（電場）の向きと大きさの組合せとして最も妥当なのはどれか。ただし、k は比例定数とし、Q は正の値であるものとする。

正解 (4)

　解説　　　　　

点電荷ときたらクーロンの法則です。F_{クーロン力}= k Q₁Q₂/r² です。電界（電場）は、その点に仮想的に +1C の点電荷を置いた時の、静電気力（クーロン力）の大きさと向き です。

点 A に +1C の点電荷を置いたとすると、＋Q の点電荷により反発する力が生じます。点 A と点電荷の距離は √2 l です。従って力の大きさは、クーロンの法則より kQ/(√2l)² と表されます。

同様に、ーQの点電荷により引き付け合う力が生じます。力の大きさはクーロンの法則より、やはり kQ/(√2l)² です。

点 A の電界（電場）の大きさと向きですが、２つの矢印の合力となります。そのため、向きは真横です。大きさは１つの矢印の大きさの√２倍です。kQ/√2l²です。

以上より、正解は 4 です。

コメント