物理学

なぜくっつく?静電気力(クーロン力)を理系ライターがわかりやすく解説

4.静電気力(クーロン力)

電荷の偏りによって起きるクーロン力(静電気力)の大きさは何で決まるのか?種々の実験に基づき分かったか結果が以下の公式。定数x電荷の積/距離の2乗

image by Study-Z編集部

静電気力に関係する要素。1つ目は対象となっている2つの電荷の掛け算これが大きいほど静電気力は大きくなり、例えばかなり擦っていて帯電が激しい物同士に働く静電気力は大きくなります。どちらかが全く帯電していない(静止出来る電荷が居ない)場合は静電気力はゼロに。片方がいくら帯電していようとも、もう片方が帯電していなければ静電気は働きません

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例えば、イラストのように+に帯電した物体Aを導電体Bに近づけたとしましょう。導電体Bの-電荷たちは物体Aの方に近づいていきたいのはやまやま。ところが、導電体Bの-電荷全てが物体Aの方に偏って存在することはできません。そもそも、導電体Bの-電荷同士が反発しあうためです。

+電荷ばかりor-電荷ばかりが偏って存在できるのは絶縁体の場合だけ。導電体だと、物体内で電荷移動が出来てしまうため、互いに反発しあう「同種の電荷」だけで集まるのは不可能です。

静電気力の方向

上述の式では静電気力の向きも反映されています。電荷q1, q2がどちらも+またはどちらも-なら、その掛け算q1q2は正の値を取りますね。つまり静電気力の符号が正なら斥力、負なら引力ということ。

電荷同士の距離

静電気力に影響する要素2つ目は電荷同士の距離。当然近づいているほど静電気力は大きく、遠いほど小さくなるもの。種々の実験結果から、静電気力の大きさはほぼ距離の2乗に反比例(ちょっとややこしい)することが分かっています。距離を2倍にしたら静電気力は4分の1になる計算です。

6.公式について

上述の公式は電荷に関するクーロンの法則でまとめられているもの。似たような形の式として万有引力の式がありますね。分母が距離の2乗で分子が各要素のパラメータ。万有引力なら質量で、静電気力なら電荷。

面白いのは、これらの式が実験に基づく結果であること。何かの定理から導出したわけではないのです。つまり、公式は丸暗記するしかないですね残念ながら。

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