電場

高校物理(電磁気学)
高校物理のコンデンサーの問題に遭遇しました。
電気科で電磁気学が得意だった私にとって、簡単な話だろうと舐めてかかりました。

コンデンサーの極板間の間隔を拡げたり、極板間に何かを挟んだりする問題でした。
問題が解けないばかりか、解説さえ理解できませんでした。

原因は、電場(電界)を理解いていないためだと分かり、勉強を始めました。

昔の高校物理にはこんな話は無かったと思うし、大学の電磁気学でも出てこなかったように思います(忘れているのかもしれませんが)。随分難しくなってるんだなと思いました。
==忘備録==
電場
電場の2つの側面
(A)電場と電気力線数
(A1)電場とは、1クーロンの電荷が受ける静電気力で E[N/C]と表す。

q[C]の電荷が受ける静電気力 F は、
F[N]= q[C]・E[N/C]

(A2)電場を電気力線の本数との関係で定義すると

電場の大きさ E[N/C]は、単位面積(1㎡)を貫く電気力線の本数。
E[N/C]= E[本/㎡](と決めれれている)

電場 E とは、1㎡を E本の電気力線が貫いている状況。
電気力線の総本数=E x S[面積]
点電荷から出る電気力線の本数は、4πkQ[本]

(B)電位の2つの定義
(B1)電位は位置エネルギーである:
電場とは、1クーロンの電荷が受ける静電気力で E[N/C]と表す。
電位とは、1クーロンの電荷が持つ位置エネルギーで V と表す。

ある点の電位をVとすると、
qクーロンが持っている位置エネルギーは、

位置エネルギーU[J]= q[C]・ V [J/Q]

で、[J/Q]をボルト(V)という。

(B2)電位とは、仕事である:
1クーロンの電荷を、ある点から基準点へ移動させる時の仕事

電位とは、1クーロンの電荷を、ある地点から、d[m]離れた基準点(0V)まで移動させる仕事。
V= E ・ q ・ d
(ここでq =1)
なので、
電場の大きさE= V電位差[V]/d距離[m]
と言える。

(A1)で、F=q・E で、Eは[N/C]だった。
[V]/[m] = [J/C]/[m]=[Nm/Cm](分子分母にCをかけるとNm/Cm)=[N/C]

(今の高校生、大変だなと思いました)