• 締切済み

考え方があっているか教えてください

真空中において直線上0[m]と2[m]の地点にそれぞれq[C],-2q[C]があるとします。 このとき、両電荷がつくる電界の強さが直線上で0[V/m]になる地点を求めよという問題なのですが、私は、 仮に0~2[m]の間にその地点rがあると考え、q/r^2 = 2q/(2-r)^2 ―(1) (4πε0略)とおき、 解の公式からr = -2(1+√2)、-2(1-√2)と出ました。 しかし模範解答にはr = -2(1+√2) としか答えが載っておらず、 2つの解を(1)に代入して解いたところ、どちらについても等号が成り立ちました。 私の考え方が間違っているんでしょうか?それとも解答の間違いでしょうか? 回答よろしくお願いします。

みんなの回答

回答No.2

V4lV45l さんが間違ってます。 まず、正と負の電荷の間に電界が 0 の 点が無いことは計算してみるまでもなく 明らかです(両方正や両方負なら有る)。 また、式(1)には電界に「向き」が有ることが 考慮されていません。 r の値によってそれぞれの電荷による電界の向きが 変わることを考慮した式を立てましょう。 では頑張ってください。

lV4lV45l
質問者

お礼

電界は+から-ということが頭から抜けてました。 大きさだけを考えてました。 深夜なのにわざわざご指摘ありがとうございます。

全文を見る
すると、全ての回答が全文表示されます。
回答No.1

第一感のみで申し訳ないですが、 (1)式の解となるべきrは、rも(2-r)も共に正となる値でなければならないでしょう。 この暗黙の制限に合致するのは、2つの解のうちの1つだけだと思いますよ。

全文を見る
すると、全ての回答が全文表示されます。

関連するQ&A

  • 線電荷による電位

    単位長さあたりq[C]の無限直線の線電荷から距離aだけ離れた点の電位を求めたいのですが。 電界はE=q/4πε0a[V/m]となったのですが、ここから電位を求めるにはどうすればいいのでしょうか?点電荷だと-∫[∞→r]Edrというような感じで求めることができると思いますが、線電荷の場合はどうなのでしょう?

  • 分からないので教えてください。

    分からないので教えてください。 1.真空中で図(PABの三角形でABは2mでPからABの中点に向かって1m)の点Aに2C、点Bに4Cの点電荷を置いたとき点Pの電界→Eを求めよ。 また点Aの電荷を-2Cに変えたときの点Pの電界→E’を求めよ。 解:ともに電界の大きさは20.1×10^9N 2.一辺がaの正方形の各頂点に負電荷-q、中心に正電荷Qの点電荷を置いたとき全ての点電荷についてクーロン力の平衡が取れたという。電荷Qとqとの関係を求めよ。 解:Q=((2√2+1)/4)q 3.2つの正電荷Q(C)とnQ(C)をL(m)だけ離してある。両電荷を結ぶ線上において、電界の大きさが0になる点はQから何m離れた場所にあるか。 解:L/(1+√n)[m] 4.電荷Q(C)と2Q(C)が2m離れている。点P(Qと2Qの中点から√3m上にある)での電位を求めよ。 解:V=3Q/8πε0[V]

  • 電界の求め方について

    z軸上のz=-L/2[m]からz=L/2[m]までの線電荷密度ρ[c/m]で一様に分布した長さLの直線電荷について、直線電荷の中心から軸に沿ってz[m]離れた位置における電界Eを求めよ。という問題で、E=ρ/4πε×L/{z^2-(L/2)^2}[V/m]となるみたいなんですが、どうしたらL/{z^2-(L/2)^2}が出てくるかがわかりません。よかったら教えてください。

  • 接地した同心導体球の問題について・・・

    同心導体球において、内球半径a[m],球殻半径b[m],外球半径c[m]と与えられている。 内球の電荷Q1=5*10^-10,外球の電荷Q2=-4*10^-10であり、外球は接地している。 このとき、r>cの範囲における、rの電界と電位を表せ。 と言う問題なのですが、 接地という概念についていまいち理解することができません。 まず、接地しているという条件から、おそらく電位は0[V]であると思います。 そして、r>vにおける電界を考えると、内側の電位の合計「Q1+Q2」の点電荷が球の中心にあると考え E=(Q1+Q2)/(4πεr^2)[V/m]によって求めることができるのでしょうか。 更に問題では、内側の導体と外側の導体の電位差を求めよ。と続きます。 外球が接地しているという条件より、外側の導体の電位は0[V]となることは分かります。 しかし、内球の電位を考えた場合、 通常、グランドに繋がっていない場合は V=((+Q1)/(4πεa))+((-Q1)/(4πεb))+((Q1+Q2)/(4πεc)) となると思うのですが、 r>cにおける電位は0[V]だと先ほど求めたため、 V=((+Q1)/(4πεa))+((-Q1)/(4πεb))+0 とも考えられる気がします。 グランドに繋ぐことで、((Q1+Q2)/(4πεc))の値は消えてしまうのでしょうか。 この問題は、以前の試験問題だったようで、回答がないので、はっきりとした答えが分かりません。 どなたか可能でしたらお返事お願いします。

  • 電気磁気学の問題を教えてください。

    申し訳ありませんが、教えてください。 真空の状態で、2個の点電荷Q_1=6×10^-8[C]とQ_2=-12×10^-8[C]が0.1[m]離れていて、その時の電界の強さ0の点を求める問題が、解けません。 答えは、 「2個の点電荷を結ぶ直線の延長上でQ_1=6×10^-8[C]から0.241[m]の点」 です。 お分かりになる方、教えてください。よろしくお願いします。

  • 電磁気学の問題です。

    次の問題がよくわかりません。 自分なりの解答を考えてみたのですがこれであっているのかどうか、 詳しい方、アドバイスしていただければと思います。 [問題] 座標平面上、(d/2,0)の点に電気量+Q[C]の点電荷、 (-d/2,0)の点に電気量-Q[C]の点電荷があるとする。 この空間は真空であるとし、誘電率はε0であるとする。 点Pを(rcosθ,rsinθ)とするとき (1)P点での電位Vを求めよ。 (2)r>>dのとき,(1)のVはどうなるか。 (3)(2)のときPでの電界のr方向成分とθ方向成分を求めよ。 [自分なりの解答] (1) Pと+Qとの距離は、余弦定理より (r^2+(d/2)^2-rdcosθ)^(1/2) Pと-Qとの距離が余弦定理から (r^2+(d/2)^2+rdcosθ)^(1/2) よってP点での電位は 一般に距離がr,電荷がqの電位がq/(4πεr)であることを用いて V=Q/(4πε0(r^2+(d/2)^2-rdcosθ)^(1/2))-Q/(4πε0(r^2+(d/2)^2+rdcosθ)^(1/2))・・・・(答) (2)r>>dなので 1>>d/rである。 よって V=Q/(4πε0(r^2+(d/2)^2-rdcosθ)^(1/2))-Q/(4πε0(r^2+(d/2)^2+rdcosθ)^(1/2)) =Q/(4πε0r(r+(d/2r)^2-(dcosθ/r))^(1/2))-Q/(4πε0r(r+(d/2r)^2+(dcosθ/r))^(1/2)) ≒Q/(4πε0r(1-(dcosθ/r))^(1/2))-Q/(4πε0r(1+(dcosθ/r))^(1/2)) (ここで(d/r)^2 ≒0とした) =Q((1-(dcosθ/r))^(-1/2))/(4πε0r)-Q((1+(dcosθ/r))^(-1/2))/(4πε0r) ≒{Q(1+(dcosθ/2r))}/(4πε0r)-{Q(1-(dcosθ/2r))}/(4πε0r) (ここで1>>αのときの近似式 (1+α)^β=1+αβを用いた) ={Qdcosθ}/(4πε0(r^2))・・・(答) (3)電界はどうすればいいのかわかりません。 電位を何かで微分すればいいのでしょうか?

  • 直線上に分布した電場による電場

    単位長さあたりの電荷量がλの無限に長い直線上の電荷を真空中に置いた。 直線上電荷からrだけ離れた位置の電界の大きさEを求めよ。(ただし真空の誘電率をε0とする) という問題なのですが。 ガウスの法則では求めることができました。 1/4πε0∫λdl/r^2と計算したらうまくできませんでした。 ∫dlの線積分のところを半径rの円周の長さと線密度が一定と考えて ∫dl=2πrとしました。 どう計算すればいいのでしょうか? 回答お願いします。

  • 真空中で直線上に左からABCの位置において点Aの位置に1×10^(-6

    真空中で直線上に左からABCの位置において点Aの位置に1×10^(-6)[C]の点電荷が置かれてある。 電子eを点Cから点Bに運ぶのに要する仕事Jを求めよ。 ABの距離は1mでBCの距離は2m。 解:9.6×10^(-16)[V/m] さっぱり分からないので教えてください。お願いします。

  • 電磁気学

    電磁気学の問題で自分の回答と問題の解答が違うのですがどう違うのか教えてください 問題  2個の電荷Q〔C〕とーQ〔C〕が2a(m)離れているとき、無限遠に対する電位が0の等電位面を求めよ 解答 電荷Q〔C〕とーQ〔C〕の座標をそれぞれ(a,0,0)(-a,0,0)とおく。そのとき点P(x、y、z)の無限縁を基準とした電位は Q/4πε(1/√((x-a)^2+y^2+z^2))-√((x+a)^2+y^2+z^2))) となる。x=0のとき電位は0なので等電位面はy-z平面である 自分の回答 電荷Q〔C〕とーQ〔C〕からある点Pの距離をそれぞれr、r’として、点Pの電位は Q/4πε(1/r-1/r')=Q/4πε(r'-r/rr') 距離が2aよりr'=2a-r よって Q/4πε(2(a-r)/r(2a-r)) これが0となるのはr=aのときより 等電位面は半径aの球である と解答は面であるのに対して自分の考えは球なのですがどこが間違っているのでしょうか?お願いします

  • 電界の強さが0になる点

    電磁気の知識不足で困ってます。 以下問題文です。 ---------- A点に+2Q[C]、B点に-Q[C]の点電荷を置いた。(一直線上でA点は左、B点は右にあり、この間にP点が存在しています。) (1) AB間のP点における電界の向きと強さを求めよ。ただし、クーロンの法則の比例定数をk、AB=d[m]、AP=x[m]、Q>0、0<x<dとする。 (2) 直線AB上で、電界の強さが0になるR点はどこか。 ------------ (1)は解けましたが(2)がわかりません。 (1)で、P点の右向きに電界A、電界Bが生じることは解ります。(A、Bには引力が働き、正電荷は力と同じ向きに電界が生じ、負電荷は力と逆向きに電界が生じるため) (2)は解答に B点より右側にR点があり、R点には右向きの電界Aと左向きの電界Bが生じると載っています。 何故(1)では右向きに働いていた電界Bが(2)では左向きに働くのでしょうか…? 基礎の問題だとは思いますが、詳しく教えて頂けると嬉しいです。

このQ&Aのポイント
  • ノートe-POWERは基本的に、リーフの電動コンポーネントを流用している。新しい技術は何もない。
  • ノートのe-POWERは、リーフの電動コンポーネントを流用しており、新しい技術はないのか疑問があります。
  • 日産ノートのe-POWERは、リーフの電動コンポーネントを流用していて、新しい技術は存在しないのか気になるところです。
回答を見る