電磁気学

クーロンの法則

クーロンの法則とは

プラスチック製の下敷きで頭髪をこすり、下敷きを少し持ち上げると、髪の毛が下敷きに向って立ったり、吸い付いたりする。
これは下敷きと髪の毛の間に引き合う力が働いているからである。

この引き合う力の根源が電荷だ。
髪の毛と下敷きを摩擦することにより、一方がプラスの電荷に他方がマイナスの電荷を帯びる。
プラスの電荷とマイナスの電荷は引き合うので、髪の毛と下敷きが引き合うのだ。
これがクーロン力である。

電荷を帯びることを帯電という。
この場合は摩擦によって帯電したので摩擦帯電という。

二つの電荷があれば、この二つは相互にクーロン力を及ぼしあう。
その大きさは電荷の積に比例し、距離の二乗に反比例する。
これがクーロンの法則だ。

電荷の単位はＣ(クーロン)である。


kは比例定数である。

真空中でのkの値は9.0×10⁹[Nm²/C²]であり特にk₀と記す。
「真空中での」と断っている通り、電荷を取り囲む物質の種類ごとにｋの値は異なる。
ｋは物質に固有の値なのだ。
空気中でのkの値はk₀にほぼ等しい。

「電気力線の数」で解説するが、この比例定数k₀は以下のようにも定義することができる。
この式の分母にあるε(イプシロン)を誘電率という。

クーロンの法則の式から次の事項が読み取れる。
電荷が大きいほど、クーロン力は強い。
電荷間の距離が遠いほど、クーロン力は弱い。
誘電率が大きい物質ほど、クーロン力は伝わりにくい。

誘電率は物質ごとに異なる。
比例定数Kの違いは、誘電率εの違いなのだ。

2005/06/18

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