理論静電気・電磁気静電気・電界・コンデンサ★★☆☆☆
電界と荷電粒子に働く力
概要
電界中に電荷を持つ粒子を置くと電気力(クーロン力)F = qE が働く。平行板電極では電界が一様で E = Vd となり、電子(電荷 −e)に働く力の大きさは F = eVd で求められる。荷電粒子の加速・偏向の問題において基本となる概念である。
📖用語
電界強さ(E):単位正電荷(+1 C)に働く力の大きさと向き。電場とも呼ぶ。単位は [V/m] または [N/C]。
電気素量(e):電子1個が持つ電荷の大きさ(e = 1.602 × 10-19 C)。電子の電荷は −e(負)だが、e 自体は正の値として定義される。
クーロン力:電荷を持つ粒子が電界中で受ける力。F = qE で表される。
電界中に電荷を持つ粒子を置くと、電気力(クーロン力)が働きます。
電界強さ E とは
単位正電荷(+1 C)に働く力の大きさと向き:
E = Fq [V/m] = [N/C]
📐基本公式:荷電粒子に働く力
電界 E [V/m] の中に電荷 q [C] の粒子を置いたとき:
F = q × E [N]
•q > 0(正電荷):電界と同方向に力が働く
•q < 0(負電荷・電子):電界と逆方向に力が働く
📐基本公式:平行板電極内の電界
電極間距離 d [m]、電圧 V [V] の平行板電極内の電界強さ:
E = Vd [V/m]
一様電界のため、電極内のどの位置でも同じ電界強さになる。
電子に働く力
電子の電荷は −e(e = 1.602 × 10-19 C:電気素量、正の値)。
平行板電極(電圧 V、間隔 d)内の電子に働く力の大きさ:
F = e × Vd = eVd [N]
向きは電界と逆向き(陰極板から陽極板に向かう方向)。

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