物理
大学生・専門学校生・社会人

問1~問3です。答えだけでいいので急ぎでお願いします。

- 課題 - 【問1】次の文章について、空欄に当てはまる適切な言葉や数式を答えよ 正の電荷 +2qと負の電荷 -q が、 それぞれ、点Aと点Bに置かれている。 各電荷はq>0だと仮定する。 また、AB間の距離をaとおく。直線 ABを含む 直線上において、これら2つの電場の強さがゼロになる点を求めたい。 まず、座標系を設定する。点 A を原点とし、A→B を正の方向と決める。直線 AB を含む軸をx軸とおい て、原点からの座標位置をxであらわす。 上の座標系において、1C の電荷をx座標上に置くとき、この電荷が受ける力の向きを各電荷の正負から 考える。まず、この電荷をx<0の位置に置くとき、この電荷が受ける力の方向は( ① )であり、この電荷を 0<x<aの位置に置くとき、力の方向は(2 )、x>aの位置に置くとき、力の方向は( ③ )だから、電 場の強さがゼロになる点は( 4)の範囲にある。 次に、電場の強さ(=D大きさ)を具体的に計算する。電場の強さを、クーロンの法則を用いて、 「位置」と「距 離」の違いに注意して計算すると、正電荷 +2q が位置xに作る電場の強さは( ⑤ )で、負電荷 -qが位 置xに作る電場の強さは( 6:)である。ただし、クーロンの法則における比例定数をんとおく。 以上より、電場の強さがゼロになる点は、x=(7)で求められる。 A +2q) -9 → X a *y JA (9a) 【問2】 次の文章について、空欄に当てはまる適切な言葉や数式を答えよ 図の上うに 名:TのEさが
A (9a) 【問2】 次の文章について、 空欄に当てはまる適切な言葉や数式を答えよ 図のように、各辺の長さが aの正三角形を考え、頂点 A, B, C に、それぞれ 9a98.9cの電荷が置いてある。このとき、正三角形の中心に生ずる電場を求め たい。以下では、クーロンの法則における比例定数をkとおく事。 正三角形の中心を0とする。線分 BC の中点から点Bの向き(水平右向き)をx軸の正の向き、中点から 点A の向き(垂直上向き)をy軸の正の向きとする。頂点 A, B, C の各点から0までの距離は、いずれも等 しく( 8 )だから、0 に生ずる電場のx 成分 E,は( 9 )で、y成分 E,は( 10 )である。したがって、例 えば、9g = -9cが成り立つとき、0に生ずる電場の強さEは( ① )で求められる。 a +0 C(9c) → X B(9B) 【問3】次の文章について、空欄に当てはまる適切な言葉や数式を答えよ 電荷から出る電気力線を、「1本、2本、…」のように、「本数」で考える場合がある。現実には、電荷から「現 実の線」が「1本、2本、…」のように出ているわけでは無い。しかし、イメージしやすいので、このような考え方 をする場合がある。このとき、電場の強さEは「単位面積あたりの電気力線の本数」で定義される。 ここで、点電荷Qを考える。点電荷の周りを半径rの球で囲むとき、 この球の表面積は(2 )である。電 場の定義より、電荷Qから出る電気力線がN本だとすると、E =( ③ )の関係が成り立つ。一方で、Eを、 Qとrおよび比例定数kを用いて書けば( 1 )で書ける。これらの関係と、k=1/4nE,(E, :真空中の誘 電率)から、電荷Qから球面rを貫く電気力線の本数 Nは( ⑤ )で表せ、 rに依存しない事、すなわち、 電荷を中心とする球面を貫く電気力線の本数は、球面の半径に依らず常に同じ事が分かる。また、これは、 授業で学んだ「電気力線束」と一致する事も分かる。
電場 電気

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