クーロンの法則①解答

正解：（４）

解説：真空中において、２つの点電荷Q₁[C]とQ₂[C]が距離r[m]離れている時、点電荷間に働く力は、

$F=k\frac{Q_1{Q}_2}{r^2}$（k：比例定数）

と表現でき、また、比例定数kは

k＝$\frac{1}{4\pi {\epsilon }_0}$＝$9.0\times {10}^9$（ε₀：真空の誘電率＝8.85×10^-12[F/m]）

であるので、

$F=k\frac{Q_1{Q}_2}{r^2}=\frac{1}{4\pi {\epsilon }_0}\times \frac{Q_1{Q}_2}{r^2}=9.0\times {10}^9\times \frac{Q_1{Q}_2}{r^2}$・・・①

となる。これをクーロンの法則といい、点電荷の大きさは距離に対して極めて小さいものとする。

Fが正の場合、つまり点電荷が同符号の時に、反発する方向に力が働き、Fが負の場合、つまり点電荷が異符号の時に、吸引する方向に力が働く。

①は基本公式なので、そのまま覚える。設問によって、kが使われたり、$\frac{1}{4\pi {\epsilon }_0}$が使われたり、$9.0\times {10}^9$が与条件として与えられたり、はたまた、力の大きさと電荷量、距離が与えられて、比例定数kを求めることを要求されたり、様々なパターンがあるが、①式を覚えておけば、どれにでも対応できる。

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