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電界の向きと強さ

電界の向きと強さ

空間に電界が生じているとき、その空間における各点の電界の影響(様子)を知るために、電気量がq[C]の、十分に微小な電荷(=周りに影響を与えない、と仮定できる電荷)を置き、その電荷が受ける静電気力を考えます。

その電荷が受ける静電気力がベクトルFのとき:

で表されるベクトルEが、その点における電界の様子を表している、と考えます。

ベクトルEというのは、ベクトルFを微小電荷の電気量qで割っているので、単位電荷(絶対値が1[C]の電荷)が受ける力を表しています。


このベクトルEのことを「電界ベクトル」といいます。

「電界ベクトル」は、単に「電界」とも呼ばれます。「電界」という語は、「その空間における電界全体」という意味で用いられる場合と、「空間のある点における電界ベクトル」の意味で用いられる場合がある、ということに注意してください。


q>0 のとき、ベクトルEとFは同じ向きになります。よって、「電界(電界ベクトル)の向きは、正の電荷が受ける力の向きに等しい」と言えます(負電荷であれば、電界ベクトルの向きと静電気力の向きは逆です)。

電界(電界ベクトル)の大きさ(強さ)は、電荷が電気量+1[C] あたりに受ける静電気力の大きさに等しいです。

電界(電界ベクトル)の単位には、「ニュートン毎クーロン [N/C]」を用います。


ちなみに、一番最初に「十分に微小な電荷(=周りに影響を与えない、と仮定できる電荷)」という断りを書きましたが、これは、電荷を置けばその電荷自体も電界を生み出すけれどもその影響は無視して考える、という意味です。

このような、周りに影響を与えないと仮定する電荷のことを「試験電荷(しけんでんか)」と言います。

以上のことを考慮して、電界ベクトルを定義するときに、「電荷をその位置に置いたと仮定したときに、その電荷に働くであろう力を考え…」などという表現をする場合もあります。
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