Question

あるべど

高校物理の電気の問題です
(5)で解答のような形になるのがよく分かりません
どういうポイントを意識して概形を書けばいいのでしょうか
解説おねがいします！！

88
13 静電気力と電場
B
107. 〈電気力線> 思考
応用問題
平面上において,距離[m] だけ離れた2点A,Bに電荷を固定したときの電気力線に
ついて考える。点の座標を (12/20) 点Bの座標を (120) として次の設問に答えよ。
[A]
A,Bに等しい正電荷Q [C] を置いた場合を考える。
+(1) xy平面上の電気力線のようすを, 向きも含めて図示せよ。
(2) Q が 5.0×10-12C, lが 6.0×10m とする。 y軸上で原点から 4.0×10mだけ離
れた点に静かに置いた大きさの無視できる荷電粒子が, 無限遠方に達したときの速度を
求めよ。ただし,荷電粒子の電荷を 1.6×10 -1°C, 質量を 9.0×10-31 kg とする。 また。
クーロンの法則の比例定数を 9.0×10°N･m²/C2 とする。
[B]点A,点BにそれぞれQ[C], [C] (Q>0)の電荷を置いた場合を考える。
図 (1) 電位が0 (無限遠方と同じ) となる点 (x, y) が満たす方程式を求めよ。 それはxy 平面
上でどのような図形を表すか。
(2)x軸上の点Pに電荷を置くと,それにはたらく力が0になった。 点Pの座標を求めよ。
記(3)点Bを中心とする円周上で, 電位が最も低い点はx軸上(ただしx>-1/2)にある。その
理由を説明せよ。
+(4) 点Aを出た電気力線は, 一部は点Bに, 一部は無限遠方に達する。 線分AB となす角
度0で点Aを出た電気力線が点Bに入るとき, 0がとりうる範囲を理由とともに答えよ。
ただし,電気力線のふるまいを考える際, 点Aのごく近くにおいては, 点Bに置いた電
荷からの影響は無視してよい。
図(5) 設問 〔B〕 (1) から設問 〔B〕 (4) の結果を参考にして, xy 平面上の電気力線のようすを
向きも含めて特徴がわかるように図示せよ。 なお,図には点A, 点 B, 点Pの位置をそ
〔東京大〕
れぞれ示すとともに, 設問 〔B〕 (1) で求めた図形を点線でかき加えよ。

koQ
+
xについて解い
x.
>/12 であるから,点Pの座標は (3+2/
(3) 円周の半径をとし, 点Aから円周上の任
-1.
図 d
C
意の点Mまでの距離を' とする。点Mに
おける電位 VM は
+Q
VM= koQ +.
ko(-2)
Q
(-1/2)
= koQ
YA
(
r
A 2r
'
rは変化しない。 したがって VM が最小になるのは
それはMが図dのx軸上の点M。 にきたときである。
(4) 点Bの電荷の絶対値は点Aの電荷の半分であ 図 e
る。 したがって,Aの電荷から出た全電気力線
の半分がBの電荷に入る。 題意より, Aの近く
では,電気力線はすべての方向に均等だから,
Aより右へ出る力線はすべてBの電荷に入る。
したがって, 0の範囲は-90° <0 <90°
(5) 図 f D
☑ f
B
3+2/21
Px

電気力線 物理

Answer 1

シュルーム

正電荷なので矢印は電荷から吹き出す方向になるので答えの図のようになります。
また、負の電荷なら、吸い込む方向に流れます