クーロンの法則

質問

クーロンの法則の物理的意味は
電荷間に働く力は電荷の積に比例し、電荷間の距離の二乗に反比例する
ってことですか？
これって物理的意味ですか？

回答No.1

noname#212313 · ベストアンサー

>クーロンの法則の物理的意味は電荷間に働く力は電荷の積に比例し、電荷間の距離の二乗に反比例するってことですか？

　数式はそのようになっています。ニュートンの重力式と同じ形式です。

>これって物理的意味ですか？

　物理的意味をどう捉えるかによります。二つの電荷の積だということは、電荷量が重力に関する質量と同じようなものだということを示唆しています。それがどういうことなのかは分かりません（なぜ和にならないのか、等々）。

　力が距離の2乗に逆比例であることは、電荷は周りに対して面積的（2次元的）に力を及ぼすということを示唆しています。距離の2乗というのは、面積を示唆する物理量です。

　二つの電荷の距離に無関係に同じでもなく、距離に逆比例でもないことは1次元的ではないことを示唆します。二つの電荷があって互いに力を及ぼすわけですが、紐で繋がるような物理的イメージだと距離に無関係ですし、霧の中を真っ直ぐ進む光のようだと距離に比例して減衰します。そういうものではないということです。

　3乗の逆比例でないということは、体積的でもありません。電荷の及ぼす力が3次元空間に満ちるようになっていないということです。例えば圧力なら、体積（距離の3乗）に逆比例ですが、そういうものではないと判断できるわけです。

　それが質量と距離に関するニュートンの重力式と形式が一致するわけですね。どちらも、長距離を伝わる力です（対比される短距離というのは、原子内のようなミクロの領域でのみ存在する力で、強い力と弱い力の二種類がある）。

　そこから予想されるのは、電荷や質量が空間を力を伝えているとイメージするとして、電荷や質量は周りに球面のように広がる力を及ぼしていると考えることができます。力を空間の歪みと解釈するのを「場」と呼んでいるのですが、その通りにまず電磁場という考え方を電磁気学が取り入れて発展し、その後に重力場という考え方ができるようになって重力理論に大いに寄与しました。

P.S.

　しかし、どうして面積的（2次元的）なのかは不明です。実験や観測を行うと、そうなっているので、そういうものとして扱っています（理由が分からないと理論が発展しない、なんてことに遭遇しないと調べない、考えないのが物理学）。

お礼

詳しくありがとうございます！
とても参考になりました

回答No.2

uen_sap

物理的意味です。
それ以外にどういう意味があると考えられますか？

お礼

それ以外に考えられず悩んでいたので助かりました！
ありがとうございます！