Question

ゲス

物理、電場と電位の範囲の問題です。(4)のW2の解説がよくわかりません

例題 106
正電荷Sのまわりの電位の様子が 0.5
[V] ごとの等電位面 (線)で示されてい
る。 点Eを通る等電位面は0〔V〕 である。
(1) 点Cを通る電気力線を破線で図示せ
よ。
(2) 点A の電位はいくらか。
(3) 点A,B,C のうち,最も電場が強いところはどこか。
(4) -0.1 〔C〕の負電荷を, 点Eから点Dまでゆっくり運ぶのに必
要な仕事 W はいくらか。 また, 0.2 [C] の正電荷をA→B→E
→Aの順にゆっくり運ぶのに必要な仕事 W2 はいくらか。
SMAMBO?
(1) 電気力線は等電位面に直交することから
右図が得られる。
OV
S
ココが、
OV
E
(2) 正電荷Sに近づくにつれて電位は上昇
する。 点Aは点Eから数えて4段目の等
電位面上にある。 したがって点Aは点E
より0.5×4=2〔V〕 だけ電位が高い。 • VA= +2 (V)
(3) V = Ed より, E = V/dとなる。 電位差 V が等しければ, 距離 (間隔)
dが小さいほど電場は強い。 このことから等電位面の間隔が狭い場所が,
より電場は強いことになる。 したがって点 A, B, Cのうちでは点Aが最
も電場が強いことがわかる。
(4) Wi=g(Vo-V)より,g=-0.1 [C], Vo=-1 [V], VE= 0 [V] を
代入して
W=-0.1×(-1)=0.1〔J〕
また,静電気力に抗してした仕事は途中の道筋には関係ないので
W2=g(VA-VA) = 0
(外力のした仕事) = (位置エネルギーの変化)
また, (静電気力のした仕事)=- (外力のした仕事)