Question

Wing

電位の位置エネルギーについてですが、「電気と電位による位置エネルギー」と「点電荷の周りの電気力による位置エネルギー」は具体的にどのように定義され、どのように違うのかわかりやすく教えてください。教科書を見てもピンと来ませんでした。よろしくお願いします。

ネルギー びは,重力 mg×動かした距離んなので
U=mgh である。一方, 電気力による位置エネルキ
ーびは、電界の強さEの一様な電界中では, 電気力
gE×動かした距離dなので, U=qEd と表される
p.227)。
気力による位置エネルギーと
いう。
15
B 電位
電位
+1Cあたりの電気力を電界とよんだように, +1Cあたりの電気力に
よる位置エネルギーを 電位 という。電位は,+1Cの電荷が基準点ま。
動くときの,電気力がする仕事に相当する。電位の単位は J/C となるが
この単位を ボルト(記号 V) とよぶ。いま, ある点に電気量q[C]の電様
があるとき,この電荷がもつ電気力による位置エネルギー U[J]と,その
electric potential
20
volt
点における電位V[V]との関係は, 次式で表される。
電位と電気力による位置エネルギー
25
U
V:
すなわち, U=qV (5)
U=0
(U=qV)
q
VIV] 電位(electric potential)
UJ) 電気力による位置エネルギー
q[C) 電気量(quantity of electricity)
電位は向きを
もたないスカ
ラーである。
基準点(0V)
電位V
30
224 第4部 電気と磁気

動が
いて表せ。
点電荷の周りの電気力による位置エネルギーと電位
位置エネルギー, および電位の基準を無限遠点にとった場合, 電気量
Q[C]の点電荷から距離r[m]だけ離れた点において電気量q[C]の電荷が
もつ電気力による位置エネルギー U[J]は, U=k と表される。した
Qg
がって,式(5)より,その点での電位「V[V]は, V=k で表される。
Q
5
点電荷の周りの電気力による位置エネルギーと電位(無限遠点を基準)
Qq
U=k
UJ)
(0) [N*m'/C] クーロンの法則の比例定数
QIC)
q[C)
(7) r[m]
VIV]
電気力による位置エネルギー
点電荷の電気量
点電荷から距離ァだけ離れた点に置いた電荷の電気量
点電荷からの距離
電位(electric potential)
Q
なお,Q<0 の場合は V<0, すなわち負の電位となる。
複数の点電荷があるとき, ある点の電位を知るためには, その点におけ
るそれぞれの点電荷による電位を求め,それらの和をとればよい。
→ p.226例題3
○点電荷の周りの電気力による位置エネルギー
第 1章

Answer 1

✨ ベストアンサー ✨

さくま

｢電位と電気力による位置エネルギー｣という題は｢電位｣と｢電気力による位置エネルギー｣と分かれることをまずご理解ください。

電位とは教科書に書いてある通り、｢+1Cあたりの電気力による位置エネルギー｣のことを指します。
qCの電気量を持つ物体に対する電気力による位置エネルギーを求めるには電位Vをq倍すればいいということを表しているのが書いてある公式です。
ここでqCの電気量を持つ物体の形状は板状でも球状でもどんな形であってもこの公式は成り立ちます(より一般的という意味です)。

それに対し、｢点電荷の周りの電気力による位置エネルギーと電位｣は形状が点電荷に限定されています。
点電荷とは球状の電荷(想定上質量はない)であり、この公式は電荷を持つ物体が点電荷の時に限って、位置エネルギーや電位が具体的な数値で表せるというものです。

単元的に少しわかりにくい内容ですが、またわからなかったら聞いてください！

Wing

お礼が遅くなってすみません
ご回答いただいた内容はとっても役立ちました