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、
$F=k\frac{Q_1Q_2}{r^2}$(k:比例定数)
と表現でき、また、比例定数kは
k=$\frac{1}{4πε_0}$=$9.0×10^9$(ε₀:真空の誘電率=8.85×10-12[F/m])
であるので、
$F=k\frac{Q_1Q_2}{r^2}=\frac{1}{4πε_0}×\frac{Q_1Q_2}{r^2}=9.0×10^9×\frac{Q_1Q_2}{r^2}$・・・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、$\frac{1}{4πε_0}$が使われたり、$9.0×10^9$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。