電位とは

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電位とは


電位とは、+1クーロンの持っている、位置エネルギーのことということができます。
電位は次の式で表すことができます。

\(V=Ed [V] \tag{2-2-13-1}\)

 

ここで、位置エネルギー \(U\) の式を思い出してください。

\(U=qEd  [J] \tag{2-2-11-2} \)

 

上の電位の式と位置エネルギーの式を比べてみます。
位置エネルギーの電荷 \(q\) が+1クーロンの場合は、二つの式は同じになります。
つまり、電位 \(V\) と位置エネルギー \(U\) は同じということができます。

 

電位とは高さを意味します

●プラスは山の形の電位であり、マイナスは谷の形の電位と考えられます。

 

プラスの電荷は山の高い位置にありますので、図1にあるような位置に、+1クーロンの点電荷が置かれていると、その点電荷の位置が電位 \(V\)(ボルト) になります。

 

そして、電荷間に働く力はプラス同士なので反発力(斥力)が働きます。

 

次に、マイナスの電荷は谷の低い位置にあると考えます。
図2のような場所に置かれた、+1クーロンの点電荷は吸引力がはたらいて底の方に引き寄せられます。

 

その点電荷の基準からの位置が電位 \(V\)(ボルト) になります。

 

点電荷が作る電位

\(q\) クーロンの点電荷が距離 \(d[m]\) に作る電位 \(V\) は 

\(V=k\cfrac{q}{d} [V] \tag{2-2-13-2}\)
\(k=\cfrac{1}{4πε_0}≒ 9×10^9=90億 [N・m^2/C^2] \tag{2-2-13-3}\)

 

 

電位の例題
電位の合計を求める。

2つの電荷qによる電位は共に同じになります。
$V=k\cfrac{q}{a}[V]$

 

電位Vの足し算は数値で計算する。(向きは関係なし)
$2V=k\cfrac{q}{a}+k\cfrac{q}{a}=\cfrac{2kq}{a}$ になります。

 

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