電場(電界)電気

電荷が静電気力を受ける空間.

電荷のまわりには電場が発生する.

定義

空間の各点での電場は,電荷1C1 \mathrm{C}あたりに電場から受ける力として表される.

従って単位はN/C\mathrm{N/C}であり,向きも持つため,電場ベクトルともいう.

向きについては,正電荷は電場の向きに力を受け,負電荷はその反対である.

F=qE\vec{F} = q \vec{E}
文字単位説明
F\vec{F}N\mathrm{N}静電気力
qqC\mathrm{C}電気量
E\vec{E}N/C\mathrm{N/C}電場

電圧との関係

一様な電場中における電位差 VVが,距離ddとして V=EdV = E d で表されることより,電場の強さは,電場の方向 1m1 \mathrm{m} あたりの電位差,即ち電位の傾きを表す.

故に

1N/C=1V/m1 \mathrm{N/C} = 1 \mathrm{V/m}

点電荷が作る電場

正電荷からは遠ざかり,負電荷には近づく向きであり,大きさは次式の通り.

E=kQr2E = k \frac{Q}{r^2}
文字単位説明
EEN/C\mathrm{N/C}電場の強さ
kkNm2/c2\mathrm{N \cdot m^2/c^2}クーロンの法則の比例定数
QQC\mathrm{C}点電荷の電気量の大きさ
rrm\mathrm{m}点電荷からの距離

電場の重ね合わせ

電場(ベクトル)の合成として考える.