Question

フィナンシェ

位置エネルギーは、保存力を受ける物体が基準の位置に到達するまでに保存力から受ける仕事ですよね。

荷電粒子１つのみが存在するときの位置エネルギーの定義はどのように考えるのでしょうか？

【追記】皆さんご回答ありがとうございます。本日一日用事がありますので、夜頃終わり次第返信致します。

Answer 1

✨ 最佳解答 ✨

ぱぴろん

電場の定義をちゃんと確認してください

フィナンシェ

一様な電場内での位置エネルギーと二電荷間の静電気力による位置エネルギーは定義が別物と言うことですか？

教科書確認しました。一様な電場内では、+1の電荷が持つ位置エネルギーが電位、という定義でしたね。学校の先生が、電位を表すために位置エネルギーを定義した、と仰っていたことをちらっと思い出しました。

設定として頓珍漢かもしれませんが、
一様な電場内で二つの点電荷を置けば

電荷の位置エネルギー=一様な電場からうける静電気力による位置エネルギー+二電荷間の静電気力による位置エネルギー

となるのですか？

ぱぴろん

そうなのですが、基準の取り方が変わってしまうので注意が必要です。
無限遠に基準を置くと一様な電場が作る位置エネルギーは無限になってしまいます。
そうならぬように点電荷が作る電位の基準と一様な電場が作る電位の基準を一緒にしてあげる必要があります。
高校物理では考えなくても良いものです

フィナンシェ

なるほど…とりあえず、定義が別物だということが分かっていれば大丈夫ですかね…😓
ありがとうございました。

Answer 2

たんぞう

力が生じないのでエネルギーは定義されないのでは？

フィナンシェ

分かりづらくてすみません。参考までに、このような状況を想定した上での質問でした。

Answer 3

ゲスト

無限遠です

フィナンシェ

問１で、初めの位置との電位差がVとなる位置での位置エネルギーは、二枚目の写真のように考えるのでしょうか？

フィナンシェ

二つの荷電粒子があるときはその間に働く静電気力を考えて、二つの荷電粒子を離す方向を無限遠として、位置エネルギーは分かるのですが、１つのときが分かりません。

フィナンシェ

１つのときは、電位が上がる方向を無限遠とするのでしょうか？

フィナンシェ

問１の問題への解答としては、何も考えずにエネルギー保存則で解けたのですが、ふと荷電粒子が１つのときの位置エネルギーの定義が分からなくなりまして…

ゲスト

すみませんあまり詳しいことは分からないのですが、教科書を読んで考えてみたところ、公式の導出を読んで見た感じ点電荷があるとして、それに対する位置エネルギーを考えればいいんだと思います。
役に立てなくて申し訳ないです…

フィナンシェ

すみません、テスト前で焦っていたので質問攻めにしてしまいました。m(_ _)m
調べて下さってありがとうございました！