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電場と電位・コンデンサーの問題

難易度 1教科書の例題レベル高校物理 電場と電位・コンデンサー

真空中の点 に電気量 の点電荷を、点 に電気量 の点電荷を固定する。点 は、 から 、 から 離れた点である。クーロンの法則の比例定数を とし、電位の基準を無限遠(電位 )とする。点 の電位は何 か。符号も含めて有効数字 2 桁で求めよ。

この問題で使うもの

この問題を解けるようになるまで(49 技能)
算数中学高校大学大学院

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一覧で見る(前提が先)
  1. 力の種類とはたらき
  2. 静電気・放電と電子
  3. 帯電と電気量保存の法則
  4. クーロンの法則と電場・電気力線
  5. クーロンの法則
  6. 点電荷のつくる電場
  7. 四則の混じった計算の順序
  8. 三角形・四角形の面積
  9. 分数のたし算・ひき算
  10. 小数の四則計算
  11. 正負の数の加法・減法
  12. 分数のかけ算・わり算
  13. 正負の数の乗除・累乗と四則混合
  14. 約数の見つけ方
  15. 素因数分解と約数の個数
  16. 平方根の意味と根号の簡単化
  17. 三平方の定理
  18. 特別な直角三角形の辺の比
  19. 小数と分数のまじった計算
  20. 最大公約数と最小公倍数
  21. 比の性質と簡単な比
  22. 三角形の角の大きさ
  23. 相似な三角形と長さの比
  24. 対頂角と平行線の同位角・錯角
  25. 三角形の相似条件と対応する辺の長さ
  26. 三角比の定義と値
  27. 三角形の外角と角の組み合わせ
  28. 逆算(□ を求める)
  29. 分配法則を使った計算のくふう
  30. 文字式の計算(同類項・分配法則)
  31. 1 次方程式の解き方
  32. 二等辺三角形の角
  33. 平行四辺形と特別な四角形の性質
  34. 乗法公式による展開
  35. 折り返した図形の角と長さ
  36. 三平方の定理と平面図形
  37. ベクトルの演算と成分
  38. 重力と力の大きさ
  39. 2 力のつり合いと作用・反作用
  40. 重力・垂直抗力・張力の性質
  41. 慣性の法則と力のつり合い
  42. 力の分解と質点のつり合い
  43. 静止摩擦力・最大摩擦力・動摩擦力
  44. 静止摩擦力と動摩擦力
  45. 仕事
  46. 弾性力とフックの法則
  47. 重力と弾性力の位置エネルギー
  48. 電位・等電位面と電場の関係
  49. 点電荷の電位と電位の重ね合わせ

ヒント

行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。

ヒント 1

点電荷のつくる電位 を、A と B の電荷それぞれについて求め、重ね合わせます。

ヒント 2

電位はスカラーなので、向きは考えず、電気量の符号をつけたまま と足し算します。

ヒント 3

A の電荷による電位は です。B の電荷による電位も同じように、負の符号をつけて計算しましょう。

答えと解説

答えを見る
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解説を読む

無限遠を基準とすると、電気量 の点電荷が距離 の点につくる電位は である。電位はスカラーなので、2 つの点電荷がつくる電位は、電気量の符号をつけたまま足し合わせればよい(向きを考える必要はない)。

A の電荷が P につくる電位

B の電荷が P につくる電位(負の電荷なので電位は負)

重ね合わせ

よって、点 P の電位は である。

別解

電位は各点電荷がつくる電位の和(スカラー和)で求める。

点 A の電荷による電位:

点 B の電荷による電位:

合計:

検算: 。有効数字 2 桁で V。

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