電荷とは？

まぁ、あれだｗ

冬場に毛むくじゃらのセーターを脱ぐときなんかにパチパチ音をたてる奴だなｗ

で、ここからイメージしてみましょう。

当然電荷にはたくさん電気を帯びてるのとそうでないのとがある。

その度合いをQ[C]としましょう。ちなみに１[C]ってのは１[A]の電流が1秒間に流し込むパチパチ君こと電荷の量ですな。

この電荷というのは周りに影響を与えるために電束というものを出している。

Q[C]の電荷からはQ本の電束が飛び出しているとする。
ちなみに-Q[C]ってのはQ本の電束を吸い込んでいると解釈するわけですな。

この電束ってのは周りに電荷がなければ均等に出ていく。そして面積当たりの電束の出ている量を電束密度D[C/m2]という。

ところで、同じ電束密度でも物質によって周りに影響を及ぼす度合いが違うから、その度合いを電界E[V/m]とすると、D=εE

ここでεは物質固有の定数で誘電率という。

さて、電荷から半径r[m]の球体の表面積は4πr^2

だから、電荷からr[m]離れた場所の電束密度は電束の数Qを球体の表面積で割ったD=Q/4πr^2

よって、電界の強さはE=Q/4πεr^2

時に電界Eによって電荷qが受ける力はF=qE[N]

だから、クーロンの法則はF=q1q2/4πεr^2[N]

となる。

要するに、覚えておくあるいはイメージしておくこととして、

・電荷Q[C]からQ本の電束が出ている。
・球体の表面積を求める公式
・ある領域を貫く電束の数を領域の面積で割り算したのが電束密度
・電束密度を誘電率で割り算したのが電界強度
・電界の中に電荷があると、電界Eの向きにQEの力を受ける

これだけで、クーロンの法則と電界に関する問題はかなり押さえられると思う。