未来の得点力へ!高校物理 問題演習「複数の点電荷が作る電位と電位ゼロの点の計算」【高校物理対応】

今回の問題

electromagnetic09

【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「複数の点電荷が作る電位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。

  • 点電荷が作る電位: 無限遠を基準(0V)とするとき、点電荷 \(q\) が自身から距離 \(d\) の点に作る電位 \(V\) は、\(V = k \displaystyle\frac{q}{d}\) で与えられます。
  • 電位の重ね合わせの原理: 複数の点電荷がある場合、ある点での合成電位は、各電荷が単独でその点に作る電位を単純に足し合わせる(代数和を取る)ことで求められます。電位はスカラー量なので、向きを考える必要はありません。

基本的なアプローチは以下の通りです。

  1. (1)では、2つの点電荷がそれぞれ点Pに作る電位を計算し、それらを足し合わせて合成電位を求めます。
  2. (2)では、(1)で求めた合成電位の式を \(V=0\) とおき、\(x\) についての方程式として解きます。

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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