Electric field strength Lesson on Edexcel IAL Unit 4 WPH14/01 A Level Physics Coulomb's law IB

Summary

The video is abnormal, and we are working hard to fix it.
Please replace the link and try again.

Takeaways

• 😀 クーロンの法則は、2つの点電荷間に働く力を計算する式であり、距離が大きくなるほど力は急速に減少する。
• 😀 電場の強度は、点電荷からの距離の2乗に反比例して減少する。
• 😀 電場強度の式は、E = kq/r^2 で表され、ここでkはクーロン定数、qは点電荷の大きさ、rは距離を示す。
• 😀 電場強度と距離の関係をグラフにすると、rの2乗に対して反比例する曲線が得られる。
• 😀 電場強度と1/r^2をグラフにプロットすると、直線が得られる。この直線の傾きはkqを示す。
• 😀 逆2乗則（Inverse Square Law）とは、電場強度が距離の2乗に反比例する法則を指し、自然界で広く適用される。
• 😀 逆2乗則をグラフで確認するためには、異なる点での電場強度と距離の2乗を計算し、その値がほぼ等しいことを確認する。
• 😀 電場強度と距離を関連付ける別の方法として、E = kq/rのように距離に対する関係をプロットすることがある。
• 😀 実際の問題では、グラフに与えられたデータが逆2乗則に従うかを調べるために、異なる点で計算を行うことが重要。
• 😀 クーロンの法則や電場強度の変化については、試験問題や過去問で頻繁に出題されるため、理解と練習が必要である。

Q & A

クーロンの法則とは何ですか？

クーロンの法則は、2つの点電荷間に働く電気的な力が、各点電荷の電荷量の積に比例し、距離の二乗に反比例することを示す法則です。数式で表すと、F = k * (q1 * q2) / r² です。ここで、Fは力、q1とq2はそれぞれの電荷量、rは2つの点電荷間の距離、kはクーロン定数です。

電場の強度と距離の関係はどのように表されますか？

電場の強度Eは、点電荷qによって発生し、その強度は距離rの二乗に反比例します。この関係は、E = k * q / r² の式で表されます。ここで、kはクーロン定数、qは点電荷、rは距離です。

電場の強度と1/r²の関係を示すグラフの特徴は何ですか？

電場の強度Eを1/r²に対してプロットすると、原点を通る直線グラフが得られます。このグラフの傾きはkqを示し、1/r²の値が増加するにつれて電場の強度も増加することがわかります。

電場の強度Eと距離rの関係を示すグラフの特徴は何ですか？

電場の強度Eと距離rをプロットした場合、グラフは非線形であり、距離が大きくなるほど電場の強度が急激に減少する様子を示します。このグラフは、1/r²の減少を反映しており、y軸とx軸に漸近します。

逆二乗則とは何ですか？

逆二乗則とは、電場の強度が距離の二乗に反比例する法則のことです。具体的には、距離が2倍になると、電場の強度は4分の1に減少するという関係です。

クーロン定数kとは何ですか？

クーロン定数kは、クーロンの法則における比例定数であり、数値は約8.99 × 10⁹ N·m²/C²です。この定数は、空間での電場の強度や力の大きさを決定するために使用されます。

電場の強度Eが1/r²に比例する理由は何ですか？

電場の強度Eは点電荷によって放射される電場の大きさを示しており、距離が遠くなるほどその強度は減少します。これは、電場のエネルギーが球面状に広がるため、距離が2倍になると電場の強度が4分の1に減少するからです。

電場の強度を測定するために必要な情報は何ですか？

電場の強度を測定するためには、点電荷の大きさ（q）、距離（r）、そしてクーロン定数（k）が必要です。これらの値を元に、E = k * q / r² の式を使って電場の強度を計算できます。

逆二乗則に基づいた実験データが得られた場合、どのように検証しますか？

逆二乗則に従うデータかどうかを確認するために、グラフを使って検証できます。具体的には、電場の強度Eと1/r²をプロットし、得られたグラフが原点を通る直線であることを確認します。また、異なる3点を選び、Eとr²の比がほぼ一定であることを確認します。

電場の強度Eとrの関係を示すグラフから逆二乗則が従っているかをどうやって確認できますか？

Eとrの関係を示すグラフでは、電場の強度が距離の二乗に反比例して減少する様子を確認できます。データが逆二乗則に従っている場合、得られたグラフは放物線のような形で、距離rが増加すると電場の強度が急激に減少します。