基本例題57)電場がする仕事
基本問題 440, 441, 443, 4c
2.0×10-2m
図のように,間隔2.0×10-2m で平行に置かれた十分に広い
金属板A, Bに電圧 100Vを加加え、AB間に一様な電場をつく
り,AからBへ1.6×10-19Cの正電荷をもつ粒子を動かす。
(1),金属板間の電場の強さと向きを求めよ。本
2 粒子が電場から受ける力の大きさと向きを求めよ。
(3) 粒子がAからBまで運ばれるときに,電場がした仕事は
いくらか。
AO
日
大
100V
F=qE=(1.6×10-19) × (5.0×10)
71なんで!
粒子は正電荷をもつので, 力の向きは電場
じであり,AからBの向きとなる。
(3) 電場(静電気力)がする仕事を Wとする
W=qV=(1.6×10-19) ×100=D1.6×10-
(2)の結果を利用すると, W=F_
W=(8.0×10-16) × (2.0×10-2) =1.6×10
指針
(1) 電場の強さは, E=V/dの関
係式から求められる。また,向きは,高電位側
から低電位側への向きとなる。
(2) 電荷が電場中で受ける力は, F=qE と表さ
れ,q>0のとき, FとEは同じ向きである。
(3) 電荷が運ばれるときに,電場(静電気力) か
らされる仕事は, W=qVと表される。このと
き,仕事の正,負に注意する。
解説
=8.0×10-16 N
別解
(1) 求める電場の強さをEとする
Point 電場がする仕事とは, 静電気力
る仕事を意味する。本問では, 静電気力の
と粒子の移動する向きが同じなので, 電場
100
V
E=
d
=5.0×10°V/m
と,
2.0×10-2
電場はAからBの向きとなる。
(2) 粒子が電場から受ける力の大きさFは,
Yme Nopi
る仕事は正となる。
基本例題58 電場中での粒子の運動
基本問題 443,
電気量Q[C]の点電荷Aが固定されており, そこから
Q
距離r[m]はなれた位置に,質量 m[kg), 電気量q[C)]の
m, q
粒子Bが固定されている。Q>0, q>0とし, クーロン
の法則の比例定数を k[N·m?/C°]として, 次の各問に答えよ。
(1) 粒子Bが, 点電荷Aから受ける静電気力の大きさを求めよ。
A
B
無
2) 粒子Bの固定を外すと, BはAから初油曲
れたレと
