電界・電荷・電束と力の関係を押さえましょう

さて、いよいよ参考書と内容が被る長い電気のお話を始めだしましょう。もし、しんどいことが大っ嫌いていうのでしたら、早い内に引き返すことをお勧めします。巷の電験ブログを見ればそんなに労力をかけずにスンナリ電験が取れたなどと自慢げに語るブログはほんのわずかで、多くのブログは苦労して免状を取得したというお話になります。もちろん私などがその例外になれるはずもなく、私自身苦労して免状を取ったんだと思います。

さてさて、前回に1.5【ｍ】の間隔があいた２枚の銅板の間に1.5【Ｖ】の電池をつないだらどこに電圧がかかっているかということを問いかけました。答えは板の間を1.5ｍかけて1.5Ｖの電圧がかかっています。

では銅板の間の空間はどんな状態かというと1【Ｖ／ｍ】の電界がかかっているという状態です。電圧がかかっているところには電界が存在しているということを踏まえておいてください。

1【Ａ】の電流は１秒に1【Ｃ】の電荷を流します。

Ｑ【Ｃ】の電荷をＥ【Ｖ／ｍ】の電界の中に置けばＦ＝ＱＥ【Ｎ】の力を受けます。
電荷はスカラー量、力はベクトル量で、電界はやはり大きさ・方向・向きを持つベクトル量です。

さて、乾いた下敷きをこするともわわ～んと鳥肌が立つような感触になりますね。これはこすられた下敷きが電荷を帯び、それによって周囲に電束と呼ばれるものを出しているからです。

ｑ【Ｃ】の電荷からはｑ本の電束と呼ばれるものがまんべんなく出ています。

次に1【ｍ＾2】の面積のところを貫く電束がＤ本とするなら電束密度がＤ【Ｃ／ｍ＾２】であると定義します。電束密度Ｄもまたベクトル量です。

ここまで自分なりに図を書いてイメージして理解モデルを作ってみましょう。

そして、電界と電束密度は比例しています。そこでＤ＝εＥという公式を用意します。εは誘電率と呼ばれるもので物質によってまちまちです。真空の誘電率を特にε0と表しある物質の誘電率が真空の何倍であるかを表すものを比誘電率εｒとします。

さぁ、ここまで解説すれば聡明な方ならクーロンの法則とは必然性の産物で暗記する必要のない公式だということに気づかれたことでしょう。というわけで次回は電界と電荷がどのようなものかを抑えたうえで、必然性の産物としてクーロンの法則を解説しましょう。