式から現象を説明する
- 1クーロンの法則で力を表すF=k |q₁ q₂|r²……
- 2力を試験電荷の電荷量で割って、電場を定義するE=Fq=k Qr²……
- ステップ1〜3では、Pの左に+1 nC、右に−1 nCを置いた配置(上の図の最初の条件)を考える。
- 3負の電荷が作る電場の向きを決めるE₂=k |Q₂|r²(Q₂ へ向かう向き)……
- 42つの電場を矢印として足すベクトルの和:𝐄=𝐄₁+𝐄₂……
- ここから発展:広がった電荷と物質の中の電場
- 5補足:万有引力と大きさを比べるF電F重=1.2×10³⁶……
- 電束の定義:小さな面を通る電束 = 面に垂直な電場の成分 × 面積(外向きを正)。電場が外向きに通れば正、面に沿えば0、内向きに通れば負。閉じた面では、これを全部足す。
- 6球面を通る電束を求めるΦ=4π k Q……
- 7ガウスの法則を一様に帯電した無限平面に使う端のない平面:E=2π k σ……
- 8端のない2枚の板を向かい合わせる端のない2枚の板:E=4π k σ=σε₀……
- 9有限の板で数値計算して確かめる広い板の中央付近:E≒4π k σ=σε₀……
- 10金属の中の電子を動かす静電平衡:E中=0……
- 11誘電体を入れた板の間の電場を考えるE中=E₀εr……