Question

ゲスト

⑷
速度が一定になるのは、どんな力が働くことによりますか？
イメージができないので教えてください！

司放 点電荷にはたらく力とエネルギー 図に示すように.
半径々 の円の直交する直径の両端に点電荷 0(Q>0)を
固定した。質量み の点電荷70)を無限遠からゆっ
くりと運び. 円の中心から垂直に距離 の位置に固定
した。 重力は無視でき. クーロンの法則の比例定数をた

として. 以下の問いに答えよ。
(1) 4個の点電荷 0 が点電荷7 のところにつくる電界
の強さと電位を求めよ。ただし, 無限遠を電位の基準
とする。
(2) 点電荷 7 を運ぶのに要した外力の仕事はいくらか。
(3) 点電荷 。 の固定をはずした直後の点電荷 の加速度の大ききさはいくらか
(④) 十分に時間がたち, 一定になった点電荷 7 の速さはいくらか。

(12 腐應義務大・普)

(4) エネルギー保存の法則より, 運動エニネルギーと電気力によ
る位置エネルギーの和が保存される。十分に時間が経過する
と, 反発力により, 点電荷 7 は無限遠に移動する。そのと
きの速さをぃとすると, り=g7" より,

1           1         2/2x9

テタの+9X0=テX0け9X

、。  。 /726gの.
ゆえに, 2ヵ=2  記史

Answer 1

✨ ベストアンサー ✨

Jin

点電荷q(q>0)が4つの電荷Q(Q>0)から受けるクーロン力の合力は上向き
上向きの力を受けてqはどんどん加速していきますが、
円の中心から離れるほどその合力はだんだん小さくなっていきます。
無限遠(r→∞)まで移動したとき、
F=4kQq/(r^2)→0
になるということです。
無限遠ではqに何も外力が働いていないので、等速度運動となります。

ところで、qが加速しているということは、qの運動エネルギーが増加していることに他なりません。
運動エネルギーの増加分は、電場による位置エネルギーの減少分と一致しています。

ゲスト

なるほど！
ありがとうございます！！