(補足)電磁気学(7)静電シールド(6)電気力線(2) 1個の点電荷の電界
(a)1個の点電荷による電界
真空中の1点Oに点電荷Qがあるとき、それからrの距離点Pに単位電荷をおきますと、これに働く力は(1.4)式から
1 Q
f=─── ─────r [N]
4πε0 r^3
です。したがって、この点の電界の強さは、
1 Q
E=─── ─────r [V/m] ....(1.10)
4πε0 r^3
(∵ 電界の測定点Pにおいた電荷は1[C]ですから )
となります。また、その大きさは
1 Q
E=─── ───── [V/m] ....(1.11)
4πε0 r^2
です。
このEの値は電荷Qを中心とする半径rの球面上の電気力線密度を表して、その密度は球面上で均一となりますから、電荷Qから出る電気力線の総数はQ/ε0となります。
(∵ (1.11)式の右辺で、4πr^2は、半径rの球の表面積であって、これで割ると面密度となることから、残りのQ/ε0 は、その総数に該当することが分かる。)
したがって、1Cの電荷からは、1/ε0本の電気力線が放射状に出ることがわかります。
電荷Qが正の場合、電気力線は外向きですが、Qが負の場合は、電気力線は内向きです。Qを中心とした任意の球面をとるとき、その半径が小さいほど球面上の電気力線密度が大きくなりますから、電荷に近いほど電界の強さが大であることがわかります。
(過去の同内容記事)
ベクトルポテンシャル(4)の補足(その3)真空中の1個の点電荷による電界
https://jo3krp-o.at.webry.info/201303/article_12.html
(お知らせ)
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真空中の1点Oに点電荷Qがあるとき、それからrの距離点Pに単位電荷をおきますと、これに働く力は(1.4)式から
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です。したがって、この点の電界の強さは、
1 Q
E=─── ─────r [V/m] ....(1.10)
4πε0 r^3
(∵ 電界の測定点Pにおいた電荷は1[C]ですから )
となります。また、その大きさは
1 Q
E=─── ───── [V/m] ....(1.11)
4πε0 r^2
です。
このEの値は電荷Qを中心とする半径rの球面上の電気力線密度を表して、その密度は球面上で均一となりますから、電荷Qから出る電気力線の総数はQ/ε0となります。
(∵ (1.11)式の右辺で、4πr^2は、半径rの球の表面積であって、これで割ると面密度となることから、残りのQ/ε0 は、その総数に該当することが分かる。)
したがって、1Cの電荷からは、1/ε0本の電気力線が放射状に出ることがわかります。
電荷Qが正の場合、電気力線は外向きですが、Qが負の場合は、電気力線は内向きです。Qを中心とした任意の球面をとるとき、その半径が小さいほど球面上の電気力線密度が大きくなりますから、電荷に近いほど電界の強さが大であることがわかります。
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