Question

ちょんちょん

(2)と(3)の問題の違いが分かりません🥲

[知識]
441. 電場と仕事図は,正負等量の2つの点電
荷がつくる電場のようすを, 10V 間隔の等電位線
で表したものである。点Dの電位を0Vとし
荷gを2.0Cの正の電気量をもつ点電荷とする。
次の各問に答えよ。
(1)点Bにおける電荷gの静電気力による位
エネルギーはいくらか。
20
OV
B
8.0cm
(2)電荷gをA→B→C→Dの順にゆっくりと運ぶとき,外力が正の仕事をする区間
はどれか。 また, その仕事は何Jか。
(3) 電場が電荷 gに正の仕事をする区間はどれか。 また, その仕事は何Jか。
(4) 点D付近は,一様な電場とみなせる。 電荷g を点Dに置いたとき,電荷gにはたら
く静電気力の大きさと向きを求めよ。
例題58

441. 電場と仕事
解答 (1)-60J
(2) C→D, 60J (3) AB, 1.4×102J
(4) 5.0×102N
静電気力による位置エネルギーUは, 「U=gV」 である。 電荷
を運ぶとき, 静電気力に逆らって外力が正の仕事をすると、 静電気力に
D を通る等電位線に垂直で負電荷に向かう向き
よる位置エネルギーは大きくなる。 一方, 電荷に対して, 電場 (静電気力)
が正の仕事をすると, 静電気力による位置エネルギーは小さくなる。
解説 (1) 点Bの電位は30Vなので, 静電気力による位置エネル
「ギーU[J] は,
U=qV=2.0×(-30)=-60J
(2) 外力が正の仕事をするのは、電荷の静電気力による位置エネルギー
ひが大きくなる区間である。gは正電荷なので,電位の上がる区間で
静電気力による位置エネルギーが大きくなる(図)。
したがって, 求める区間はC→Dである。 電位差V [V] の点CからD
まで,g[C]の電荷を運ぶ仕事 Wは,
W=gV=2.0×| VD-Vcl=2.0×30=60J
(3) 求める区間は, 静電気力による位置エネルギー
ひが小さくなる区間である。 g は正電荷なので, 電
位の下がる区間で静電気力による位置エネルギーが
小さくなる。 したがって, A→Bである。 電位差V
[V] の点AからBまで,g[C] の電荷を運ぶ仕事 Wは,
10V
20V
30V
+
W=gV=2.0×|VB-VA|=2.0×|(-30)-40|=2.0×70=1.4×10°J
(4) 点D付近の電場は一様とみなせる。 間隔 8.0cm(8.0×10-m)の電
位差が 10-(-10)=20Vなので,点D付近の電場の強さ E [V/m] は,
AA/E=
E=1/
20
-=2.5×102V/m
8.0×10 -2
g=2.0C が受ける静電気力の大きさは,
F=qE=2.0×(2.5×102)=5.0×102N
電荷gは正電荷なので, 静電気力の向きは電場の向きと等しい。その
BOTAL
向きは,Dを通る等電位線に垂直で負電荷に向かう向きとなる。
[つくる電場と電位
C
N
la

電場 電位