高校物理の電気分野について質問させてください。電荷を運ぶときに外力がする仕事を求めるとき、電位による

高校物理の電気分野について質問させてください。電荷を運ぶときに外力がする仕事を求めるとき、電位による位置エネルギーをu=qvの公式を使って求めて、その差Δuから仕事を求めますよね。でも電荷が動いてるときって、周りの電位が変化するので、単純にu=qvの公式がつかえないんじゃないかと思ってしまいます。学校の物理の授業で先生に、コンデンサーの静電エネルギーを導出するとき、コンデンサーは充電中は電位が変化するから、単純にu=qvの公式が使えない。そこで、グラフの面積を使って1/2QVを導けばよいと習ったからです。u=qvが使える状況とは？u=qvは積分と関係あるのか？このような疑問と相まって頭が凄くゴチャゴチャモヤモヤしてしまいます。僕のこれらの疑問を解決してください！お願いします！また、僕が根本から勘違いしているようなことがあればそれに対する指摘も是非お願いします！

No.3 回答者： tknakamuri 回答日時： 2020/04/22 09:15

電子1個くらいなら電場は「ほぼ」変化しないってことで

積分に持ち込むのが定石。
Δu = (q/C)Δq
を積分して
コンデンサのエネルギー =
∫du=(1/c)∫[0⇒Q]qdq = (1/2)Q^2/C

高校だと天下りなのかもしれないけど。

No.2 回答者： ナッキーナッキー 回答日時： 2020/04/22 06:52

質問者さんの疑問は、もっともな疑問だと思います。

高校物理では、静電場という、時間が経過しても変化しない電場しか扱いません。
静電場のとき、ある電荷qによりできた電場・電位は電荷qに影響を及ぼさないんです。
つまり、電荷qが作った電場はq自身に静電気力を及ぼしません。
また、電位も同様で、qによる電位はqの位置エネルギーを計算する場合は電位に含ませません。
つまり、q以外の電荷が作った電位でu=qv と計算しなければなりません。
ですから、電荷qを動かして、仕事などを求めるときは、qは電位を生じさせないものとして計算をします。
確かに、電荷qが運動すると、生じる電場は静電場でなくなる場合があるのですが、
静電場でない電場が生じないように、高校物理では「ゆっくり」電荷を運ぶという事がやられるわけです。

No.1 回答者： Tacosan 回答日時： 2020/04/22 03:13

かくにん.

あなたのいう「u=qv の公式」における u, q, v ってそれぞれなんですか?