今回の問題
electromagnetic06【設問別解説】考え方から計算プロセスまで徹底ガイド
この問題のテーマは「点電荷が作る電場と重ね合わせの原理」です。
問題を解く上で鍵となる物理法則や概念は以下の通りです。
- 点電荷が作る電場: 点電荷 \(Q\) が、自身から距離 \(r\) の点に作る電場の強さは \(E = k \displaystyle\frac{|Q|}{r^2}\) で与えられます。向きは、正電荷なら遠ざかる向き、負電荷なら近づく向きです。
- 電場の重ね合わせの原理: ある点における電場は、それぞれの電荷が単独で作る電場を、ベクトルとして足し合わせることで求められます。
基本的なアプローチは以下の通りです。
- (1), (2)では、点電荷が作る電場の公式を用いて、各電荷がM点に作る電場の大きさと向きをそれぞれ求めます。
- (3)では、(1)と(2)で求めた電場をベクトルとして足し合わせ、M点における合成電場を求めます。
- (4)では、2つの電荷が作る電場の向きが逆になり、かつ大きさが等しくなる点を探し、その位置を方程式を解いて求めます。
