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高校物理の電場に関する質問です。

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ID非公開さん

2019/3/718:40:07

高校物理の電場に関する質問です。

図の(1)の問題において、解答は、E=Qr/(4πεR^3)となっているのですが、この答えですと、図(ア)における点線内部の電荷しか考慮されていないようなのですが、
「点線の外側の電荷による電気力線を考えた場合、その電気力戦は球の内側には向かうと行き場所がないから?」
というような理解でいいのでしょうか?

理屈を教えていただけないでしょうか?
よろしくお願いします。

電気力,電荷,点線,行き場所,電気力線,ガウス,電場

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yok********さん

2019/3/719:06:26

点線がガウスの閉曲面。その閉曲面上の電場は、閉曲面内に含まれる電気量だけで決まる、というのがガウスの法則です。

電荷を半径rの球内とその外の球殻に分割して重ね合わせを考えると、球殻が内部につくる電場は0ということです。これはガウスの法則のきわめて重要な帰結です。

基本は厚さが無視できる球殻上に一様に分布した電荷が、球殻内部につくる電場は0であること。ガウスの法則からすればあたりまえですが、ガウスの法則と数学的に同値である、クーロンの法則によっても導出することができます。球殻上に点電荷をちりばめて、それが内部につくる電場を重ね合わせると、みごとに0になるのです。簡単にいうと、ある場所に近い側の電荷は少ししかないのに遠い側の電荷はたくさんあるので、近い側と遠い側の電荷がつくる電場がちょうど打ち消しあうのです。

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質問した人からのコメント

2019/3/8 17:05:51

この度もとても丁寧に解説くださいまして、ありがとうございました。
お陰様で疑問が氷解しました。
また、本質問から派生しまして、地球トンネルや、慣性力に関しても理解を深めることができました。
重ねてお礼申し上げます。

またお世話になることもあるかと思いますので、よろしくお願いします。

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