電荷

  1. 電荷とは    electric  charge    【図解】
    1. 電荷の表し方
    2. 電子と電荷の違い
    3. 電荷の求め方
    4. 動画 クーロンの法則【1分でわかる】

電荷とは    electric  charge    【図解】

英語: electric charge          中国語:电荷

粒子や物体が帯びている電気の量であり、また電磁場から受ける作用の大きさを規定する物理量である。 荷電ともいう。

陽子に比べて電子が多いと-、電子が少ないと+となります。

電荷

電荷

 

電荷の表し方

電荷の記号はQ、単位はC(クーロン)で表します。

2つの電荷量をQ1、Q2、距離をr[m]、両電荷間に働く力をF[N]とすると、クーロンの法則は次の式で表されます。

\[
静電力=F=\Large{k\frac{Q_{a}Q_{b}}{r^{2}}}=\frac{Q_{a}Q_{b}}{4πr^2ε_0}
\]

F :2つの点電荷(A,B)に働く力(単位Nニュートン)
Qa :点電荷Aの電気量の大きさ(・位cクーロン)
Qb :点電荷Bの電気量の大きさ(単位cクーロン)
r :2つの点電荷(A,B)間の距離【単位m】

ε0:真空の誘電率 その値は ε0 ≒ 8.85×10-12 F/m

k:比例定数  真空中でのその値は k = 9.0×109 N⋅m2/C2(空気中でもほぼこの値)

クーロンの法則の公式を図解で解説すると図のようになる。

クーロンの法則の公式を図解で

 

電子と電荷の違い

電子とはマイナスの電荷を帯びた粒子(荷電粒子)のこと。そして、物質の構成単位である原子では、原子核、陽子、中性子、そしてこの電子から構成される。

原子の構造

原子の構造

一方、電荷とは電気の量自体のことを指すのです。電荷の種類としては、プラスとマイナスに分類することができます。

つまり、電子は物質自体のことを表しており、電荷は電気量という全く別物を表していることが、違いなのです。

 

電荷の求め方

電荷Qが距離rの位置に作り出す電場は
\[
E =k\frac{Q}{r^2}
\] 何か物体が来るとそれに力を及ぼすようなものを場といいます。重力も場です。

次に電場の向きです、次のようになります。

電場の向きはそれを作り出す電荷の符号によって異なります。
正の電荷は放射状に広がる電場
負の電荷は自身に収束する電場

クーロンの法則 点電荷の電場

 

動画 クーロンの法則【1分でわかる】

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