クーロン（Coulomb）の法則

静電気学における基本的な法則であって、二つの荷電粒子の間に作用する静電気力の大きさ Ｆ は、 次式によって与えられる。
　　　　　Ｆ ＝ k ｑ₁ｑ₂ ／ｒ²
ただし ｑ₁ ならびに ｑ₂ は、それぞれの荷電粒子がもっている電気量であり、 ｒ は荷電粒子間の距離である。 ここで k は単位系によって決まる定数である。 SI単位系において ｋ は次式によって与えられる。
　　　　　ｋ＝1／(4πε₀)
ただし π（パイ）は円周率であり、ε₀ は真空誘電率と呼ばれ、 基本定数の一つである。 したがって 静電気力の大きさ Ｆ は、電気量の積 ｑ₁ｑ₂ に比例し、 荷電粒子間の距離 ｒ の２乗に反比例する。 なお 互いに同符号の荷電をもった粒子間には斥力が働き、異符号の荷電をもった粒子間には引力が働く。

電場
正電荷 ｑ をもつ荷電粒子に働く力を Ｆ とするとき、 電場 Ｅ は次式によって定義される。
　　　　Ｆ ＝ ｑＥ
すなわち 電場 Ｅ は、単位の正電気量に作用する力の大きさに相当する。 ここで 力 Ｆ ならびに電場 Ｅ は、大きさの他に方向性を持つ量であって、 ベクトル量に属するが、電気量 ｑ については大きさのみで決まる量であってスカラー量に属する。

電気量 ｑ をもつ荷電粒子から距離 ｒ の点における電場の大きさ Ｅ は クーロンの法則に従って、次式のように記される。
　　　　Ｅ ＝ k ｑ／ｒ²

電位差（電圧）
電気量 ｑ をもつ荷電粒子が一定の電場 Ｅ の中で、電場の方向に二点間を移動したとき、 この二点間の電位差すなわち電圧 Ｖ は次式によって与えられる。
　　　　Ｖ ＝ Ｅｓ
ただし ｓ は荷電粒子が移動した二点間の距離であり、Ｅ は電場の大きさである。 ここで 電圧 Ｖ はスカラーである。

荷電粒子の得るエネルギー
静止していた荷電粒子が、電圧 Ｖ によって加速されたとき得る運動エネルギー Ｋ は 次式によって与えられる。
　　　　Ｋ ＝ ｑＶ
ただし ｑ は荷電粒子のもつ電気量である。

［注］
ニュートン力学において、運動エネルギー Ｋ は次式によって与えられる。
　　　　Ｋ ＝ ｍｖ²／2
ただし ｍ は粒子の質量、ｖ は速度である。

［SI 単位］
　力　：　N　(ニュートン)
　電気量　：　C　(クーロン)
　距離　：　m　(メートル)
　電場　：　N C⁻¹
　電圧　：　V　(ボルト)
　運動エネルギー　：　J　(ジュール)


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