静電気力ってなに？わかりやすく解説

電磁気学を始めてから最初に躓くのが、今回の「静電気力」です。

公式が出てくる単元では、「公式」単体を覚えがちですが、肝心の使い方を分からずに問題を解く方が多くみられます。

そういう方は応用問題になってくると、解けなくなってくるので、使い方までしっかり理解したいところです。

本記事では、大学受験で物理を使う人向けに、「静電気力とは何なのか？」や静電気力を考えるうえで欠かせない「クーロンの法則」について、静電気力に関する例題を交えながら解説していきます。

苦手意識のある人にもわかりやすく書いているので、最後まで参考にしてみて下さい。

静電気力とは何か？

静電気力（クーロン力）とは、真空中で [m]離れた2つの点電荷 [C]、 [C]の間に働く力を表します。

クーロン力には、「2つの電荷（電気量）の積に比例し、点電荷の間の距離の2乗に反比例する」という関係があります。

ここに注意！静電気力に特徴

静電気力は、大きさだけではなく、向きを表すベクトル量でもあります。

なぜなら、電荷の正負の性質によって働く力の向きがあるからです。

同じ符号の電荷どうしには斥力が働くのに対し、異なる符号の電荷どうしには引力が働きます。

また、「2つの電荷の積に比例し、点電荷の距離の2乗に反比例する」という事から、

「2つの電荷の電気量が大きいほど、2つの電荷の距離が近いほど静電気力は大きい」

という事が言えます。

クーロンの法則とは何か？

先ほど述べた「2つの電荷の積に比例し、点電荷間の距離の2乗に反比例する」という関係で成り立つ法則を「クーロンの法則」といいます。

クーロンの法則

(は真空中における比例定数を表しますが、空気中における比例定数もほぼ等しくなります。）

先ほど述べた「電荷の正負の性質によって働く力の貫が変わる」というのは、クーロンの法則の公式に代入すると分かります。

同じ符号の電荷どうしの場合、となるため、退け合う斥力が働きます。

異なる符号の電荷どうしの場合、となるため、引き合う引力が働きます。

向きは非常に重要なので、しっかり頭に入れておいて下さい。

静電気力に関する例題

問題

[C]と [C]の電荷をもつ点電荷が真空中にある。2つの電荷の距離が [m]のときに働くクーロン力を求めよ。

例題の解答

クーロンの法則から求めていきます。

となります。

により、 [N]の引力が働いていることが分かります。

まとめ

静電気力についてまとめていきました。

クーロンの法則は非常に重要です。

磁気の範囲でも使いますし、入試でもほかの単元と絡めて出題されます。

きちんと整理して覚え、解けるように何度も繰り返し練習するようにしましょう。