電場と電位�B（電場と電位）

0．前回の復習と問題演習

前回は静電気力とその位置エネルギーを学習しました。では一題問題演習をしてみましょう。
ちなみに，粒子の質量はmであることを追加してください。

解答です。

１．導入（場の概念の導入）

力を学習するしたときに，力を描くには�@まず重力，�A触っているものからは必ず力を受ける， というように説明しました。�@重力は遠隔力で，�A近接力ということですが， 新たに静電気力という遠隔力を学習したので，�@は重力と静電気力としなければなりません。 ところで，こうした遠隔力はなぜ離れていても働くのでしょうか？ 見えない粒子の受け渡しをしているのでしょうか？（実はこれも正解です！） 「離れていて力が働く」というのは理解しにくいものがあります。 ここで「場」という概念が出てきます。どういうことかというと， 電荷があることによって「空間がゆがむ」。その「場」に別の電荷を置くと， その電荷は「空間がゆがんでいる」ので，その「場」から直接力を受けると考えるのです。 空間のゆがみは目には見えないものですが，「電気的な山や谷」があって（この標高が電位） その斜面に電荷を置いたら転がり落ちるように電荷に力が働くというわけです。 つまり静電気力という遠隔力を，「場」から直接力を受ける近接力として考えるのです。 （ちなみに重力も同じように「重力場」というのがあり， 質量は「重力場」から直接に重力を受けると考えます。）

２．電場

実際に電場というものを定義します。単位が大切ですよ！

このように，電場は１[C]置いたとしたら何[N]働くか，ということです。 ですので，単位は[N/C]となります。そして，電場は向きを持つベクトル量で， ベクトル合成で重ね合わせることができるという特徴を持っています。

３．電位

さて，次に電位です。これを理解することが電磁気学を理解する最も重要なファクターです。

このように，電位は１[C]を置いたとしたら何[J]エネルギーを持つか，ということです。 ですので，単位は[J/C]になり，これを[V]（ボルト）といいます。 電位は大きさだけ（マイナスはあるよ！）のスカラー量で， スカラー和で重ね合わせることができる特徴を持っています。 そして重要なのが「電位は電気的な標高」という概念です。 先程「場」ということを説明しましたが，その「山」の高さが電位です。 そして，その山の傾きが「電場」です。富士山のような山があって， 標高が急激に変わっているところは，山の斜面の傾きが大きく， 力が大きく働きますよね。それと同様に考えられると理解しやすいです。

次回は点電荷の場合について具体的に式を出していきます。

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