電荷の作る電位の等電位面をみてみよう!

電磁気学
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taniten
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今回は電荷の作る電位の等電位面をみていくよ!

電荷が作る電位はどんな形になるんだろう?

ふうた君
ふうた君
taniten
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図でしっかり確認していこう!

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点電荷による電位

電位の定義についてはこちらの記事を参照してください。

電気量\(Q\)の点電荷から距離\(r\)の位置の電位\(V\)は、
$$V=k\frac{Q}{r}$$
となります。

\(r=0\)が電荷がある点だよね?
ここでは電位は無限大になってしまうってこと?

ふうた君
ふうた君
taniten
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そのとおり。
電荷から離れて\(r\)が大きくなれば、電位は徐々に下がっていくよ。

等電位面をみてみよう

上のグラフは、電気量\(Q>0\)の電荷が作る電位を3次元プロットしたものです。
鉛直上向きが電位の正の向きです。

グラフのように、点電荷が作る電場による電位は、電荷を中心とした同心円からできています。

この空間にある電荷は電場の力を受けて、電位の低い方に落ちていきます。

グラフでいうと外側に滑り落ちていく感じになります。

電位が「電気的な高さ」であることが、このグラフからよくわかるね!

ふうた君
ふうた君
taniten
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このように電位の等しい部分を結んでできる曲面を、等電位面というよ!

まとめ

電気量\(Q\)の点電荷から距離\(r\)の位置の電位\(V\)は、
$$V=k\frac{Q}{r}$$
となる。
電位の等しい部分を結んでできる曲面を、等電位面という

電位のイメージがつかめてきた気がしたよ。

ふうた君
ふうた君
taniten
taniten

それはよかった。
電位は演習問題を解くことで理解できたりするので、わからなくても問題を解くことから始めてみよう!

コメント

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