未来の得点力へ!高校物理 問題演習「2つの点電荷が作る電場と電位ゼロの点」【高校物理対応】

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. (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。
  2. (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。
  3. (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。

問(1)

MAKOTO METHOD

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共田 誠(まこと先生)

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共田 誠(まこと先生)

高校物理講師・プロ家庭教師 / 指導歴14年

上智大学理工学部物理学科卒。私立高校の非常勤講師として進学クラスから基礎クラスまで幅広く担当。大手家庭教師センター3社でプロ家庭教師を経験し、現在はオンライン専門で全国の高校生を個別指導中。

暗記物理の撲滅」を掲げ、生徒の思考のクセを診断・矯正するドクター型アプローチで指導。表面的なテクニックではなく、初見の問題に強い思考力を育てる。

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