Chemistry
มัธยมปลาย

どうして電場の公式は距離の2乗に反比例なのに、電位は2乗ではないのでしょうか?

คำตอบ

それは本質がわかっていないだけじゃないですか?電場を距離で積分計算したものが電位です。当然-2条から-1条になるでしょう。

サラサ

初めてその話を聞いたのですが、詳しく教えていただけませんか?

なお

電位とは電気的な力による位置エネルギーというのは知っていますか?これを説明しだしたら長くなるので割愛します。
さて、ある力のエネルギーを考えるときは、その力に釣り合わせる外力のする仕事を計算します。では、電位は単位電荷に対するものですから、単位電荷に加わる力はF=E です。あとはFと距離による仕事を求めればよい訳ですが、Eというものは考えている電荷を持った粒子からの距離によって変化しますから、重力のように簡単に計算はできません。もっとも、重力による位置エネルギーも地球の表面の近傍で近似しているだけに過ぎませんが。ここでも近似を使います。
電場Eは、微小区間で動かすときの変化ほぼ0と近似できます。つまりは、電場の変化を無視できるほどわずかに動かすならその仕事
dW=-E×dx と表現できます。(力に対して反対の力を加えているため-です。)よって、r(a)に関してのr(b)における電位は、r(a)からr(b)へとちょびちょび動かしていくわけですから、
∮dW[r(a)→r(b)]= -∮Edx[r(a)→r(b)]
ここで、
E=kq/r^2 とすれば、
ΔW=kq(1/r(b)-1/r(a)) 。特にr(a)→∞のとき、ΔW=kq/r です。

なお

これはあくまで単位電荷のΔWなので、これはV に等しいわけです。また、ある正電荷Qによって生じる電場による力にqの電荷を置いて考えれば、定数ですから分子が変化するだけですよね。

サラサ

なるほど!!!分かりました!
ありがとうございます!

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