電気力線の「分岐点」
Yahoo!知恵袋より。2つの正電荷から出る力線の「分岐点」について。

【問題】

電気量Q>0をもつ2つの点電荷が距離Aだけ離れて固定してあるとき,電気力線は両者を結ぶ線分の中点で互いに離れる方向へと「分岐」する。電気量Q>0をもつ点電荷が原点(0,0),電気量2Qをもつ点電荷が(A,0)にあるとき,電気力線の「分岐点」はどこになるか?

【解答】

力線の「分岐点」では電場はゼロであるから,求める「分岐点」を(x,0)とおくと

k_0\frac{Q}{x^2} - k_0\frac{2Q}{(A-x)^2} = 0
すなわち,
(A-x)^2 - 2x^2 = 0

0<x<Aを考慮して,

x = (\sqrt 2 - 1)A

を得る。

※ Algodooを用いて,シミュレーションしてみた。2体に強さ1:2で斥力を持たせ,それぞれに接触させておいた小球を強い空気抵抗の中で運動させて,その軌跡をとったものである。力線密度はいい加減だが,力線の方向はほぼ理論に一致しているはずである。



タグ:

+ タグ編集
  • タグ:
最終更新:2010年07月28日 09:27