球形導体殻での電場と電位のグラフ

公式の覚え方、考え方、図の書き方などに悩む高校生・既卒生・大学受験生向けの、高校物理に関する語呂合わせブログです。

公式、考え方の手順、大学入試物理の過去問などを、楽しいゴロや分かりやすいフレーズで解説します。

2019センター試験物理、2018H30大学入学共通テスト物理試行調査第2回は、全問解説してあります。2015から2018センターは部分的にあります。過去記事を参考にしてください。

今回も 、球形導体殻（導体球殻）の問題です。

電場と電位について考えます。

状況は、よくある下のパターンで。

動画が良い方はこちらへ。

「金属中に電場無し！金属中は等電位！」の理由も解説しています。

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まず、電気力線の確認です。

ガウスの法則が分からない、電気力線の書き方が分からない、または、電場が何かわからないという方は、前回の記事を読んでから進んでください。

gorobuturi.hatenadiary.jp

電気力線は下記のように書けますね。

では、電場のグラフを書いてみます。

金属中に電場無し！ということで、下記のようになります。

次は、電位のグラフです。

ここから先に進むには、電位の意味を理解する必要があります。

電位は、＋1Cの電荷を置いたときに、その電荷がもつ位置エネルギーの値です。

電位の位は位置エネルギーの位

と覚えておくと良いです。

実際に考えるときは、電位Vは、電気的な高さとしてイメージすると楽です。

例えば、

プラスの点電荷を置いたら、その周りに電気的な山ができて、その山の高さが電位。

マイナスの点電荷を置いたら、その周りに電気的な谷ができて、その谷の深さが電位。

電位の山をイメージしたときに、山の高さの基準になる０の場所は無限遠になります。

めちゃくちゃ遠くから頑張って＋1Cの電荷を運んでくるイメージでグラフを書きます。

金属中は等電位なので、平ら。楽勝ですね！

金属を出ると、また山を登ります。

上記の知識が身につけば、球形コンデンサーの問題にも対応できるようになります。

名問の森や重要問題集に例題があります。

挑戦してみたらどうでしょうか？

 

 コンデンサー関連の式を急いで覚えたい方はこちらへ。

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