Question

寧々

一様な電場の問題(4)(5)について質問です。
(4)Ecos60°と(5)－Ecos60°はそれぞれ図示するとどの部分なのでしょうか？
また、A→C成分の時だけマイナスがつくのはどうしてですか？
解説お願いします🙇‍♀️

出題パターン
60 一様な電界
図のように、大きさE(N/C)の一様な電界中に
3点A. B,Cを考える。電界の向きはAからB A
に向かう向きで, AB=BC=CA=1{m)である。
このとき次のものを求めよ。
(1) B点に電気量q(C)の正の電荷を置いたとき
に受ける電気力の大きさ(N)。
(2) 電気量q(C)の電荷をゆっくりとB点から
A点に運ぶのに必要な外力のする仕事()。
(3) B点に対するA点の電位 VaB (V)。
(4) B点に対するC点の電位 Ves (V)。
(5) A点に対するC点の電位 Va(V)。
E
a-8「図
ャニ の金
5
0解答のポン
(1)では電界の定義(2)~(5)では電位の定義: No.2を用いる。
解法
同している
(1) 電界の定義より,電界E中に+1Cを置くと電気力E (N) を受ける。 よっ
て,+q[C] を置くとそのq倍の qE [N] 舎を電界と同じ向きに受ける。
(2) ゆっくり運ぶには,(1)の電気力カと同じ大
きさで逆向きの外力 qE (N] を加える必要
がある(図 18-8)。この外力を加えつつI(m]
動かすのに要する仕事は qEl (J] 舎
(3) 電位の定義: No.2より, B点からA点
まで+1Cをゆっくり運ぶのに要する仕事
が VaB なので,(2)より q=1とおいて、
(2)の移動
A
万向 +q[C) =→電界E
外力qE
B
60)。+1C
外力E
Vae= El (V)
+1C
(4) 同様にB点からC点まで+1Cをゆっく 万向
り運ぶのに要する仕事が求める電位で,
A-BがE
(5)の移動、
外力E
60%/ (4)の移動
方向
Va=Ecos60°-/ =-EI (V]
C
口
外力のB→C成分 距離
図18-8
(5) A点からC点まで+1Cをゆっくり運ぶのに要する仕事が求める電位で。
Va= -Ecos60°-1= -- EI (V)
コロ
外力のA→C成分 距離

電磁気 一様な電場

Answer 1

✨ ベストアンサー ✨

零

添付図参照。外力を分解したときの移動方向成分です。
仕事の正負については、移動方向を正として力の正負を考えるといいでしょう。
(4)外力の移動方向成分はB→Cの向きと同じ向きであるため、正とする。
(5)外力の移動方向成分はA→Cの向きと逆向きであるため、負とする。

寧々

回答ありがとうございます。
加えて質問なのですが、外力Eはなぜ左向きに働くのですか？

電位の定義…0Vの点からある点まで＋1Cの電荷を電場に逆らってゆっくり運ぶのに要する仕事がV(J)であるとき、その点の電位をVとする。

この定義から、(3)で点Bから点AまでB→Aの方向に外力を加えることは理解できるのですが、(4)と(5)において左向きに外力Eが働く理由が分かりません。
教えていただきたいです🙇‍♀️

零

「ゆっくり」というのがポイントです。
ゆっくりというのは「加速度0m/s²で」という意味であり、力がつりあっていなければなりません。
ゆえに、電場とつりあうよう左向きに外力がはたらきます。
外力は物体を移動させるためにはたらかせるものではなく、力のつりあいをとるためにはたらかせるものです。

寧々

回答ありがとうございます。外力について勘違いしていました！教えていただき、気づくことができました。助かりました😊