物理 電荷が電場から受ける力 F=qE のFはクーロンの法則のF=kq1q2/r^2 と同じと捉えて

物理
電荷が電場から受ける力
F=qE
のFはクーロンの法則のF=kq1q2/r^2 と同じと捉えてもよろしいのでしょうか？

No.4 ベストアンサー 回答者： masterkoto 回答日時： 2021/02/23 12:24

まだ、分からない？

おそらく、q1とq2が距離rだけ離れておかれている場面に限定しての質問だと思いますが
この手の電気の力の考え方については2通りあり、以下のような違いがありますよ

1つ目の考え方
ふたつの別々の電荷が存在する場合
クーロン力は真空中でも働くが、この場合、真空中だから電荷の間には何も存在していませんよね。
それでもクーロン力（静電気力）が働いているんだから
電荷の間には遠隔作用で力が直接働いている
このような立場を取って考えているのがクーロンの法則です
（この考え方は「遠隔作用論」などと呼ばれます）
このことから、F=kq1q2/r^2は
電荷q1には静電気力F(=kq1q2/r^2)が　q2から直接的に働く
（q1はq2からFの大きさの力で直接的に引っ張られている/退けられている）という意味を持っていますよ！

２つめの考え方
電荷q2があると周りの空間を（電気的に）変化させる。
この変化は空間を伝わって広がる
（電気的に）変化した空間に別の電荷q1をおくと
q1は（あたかも、空間の電気的変化を感じるかのように）空間から電気的な力を受ける（q2から直で引っ張られたり、退けられたりするのではなく、空間から力を受ける）
このような考え方が2つ目で、「電荷には隣接・近接する空間から力が作用している」ということで「近接作用論」と呼ばれます
そして、電気的に変化した空間のことを電場といいます
このことから　F=q1Eは　
電場Eが存在するために電荷q1には静電気力F(=q1E)が働く（q2から受ける力Ｆで引っ張られたり、退けられるわけではない）という意味を持っています

このような違いがありますよ。
けれども、考え方の違いは登山でいえば登山コースの選択の違いです
別の登山コースを選択しても同じ山頂につくことと同じで
考え方１，２のいずれを採用しても同じ結論が得られます

q1とq2が距離rだけ離れておかれている場面でq1にはたらく静電気力Fを求める場合
考え１を採用すると
クーロンの法則に当てはめることでq1に働く力Fが求まり
F=kq1q2/r^2

考え方２を採用すると
q2は、q2からrだけ離れた場所に
電場E=kq2/r^2・・・（公式）
をつくるので
この電場からq1が受ける静電気力は
F=q1E
=q1(kq2/r^2)
=kq1q2/r^2
となります

どちらの考え方を使っても結論は同じ
このようになっていますよ！

この回答へのお礼

大変わかりやすい回答で納得致しました。
返信遅れてしまい申し訳ありませんでした。

お礼日時：2021/02/23 22:27

No.3 回答者： tknakamuri 回答日時： 2021/02/23 08:20

？？

全然別物だと思いますよ。F=qEから
クーロン則は出てこないです。

No.2 回答者： masterkoto 回答日時： 2021/02/22 17:31

もう一言添えておきますと

F=qE…①は
電荷qが　電場という空間から力を受けているという意味

F=kqQ/r²…②は
電荷qが　別の電荷Qから力を受けているという意味

力の元が異なるというようなことです

（ただし、①の電場を作っている元がQだとすれば
E=kQ/r²だから
qが電場Eから力を受けているとして
F=qE=q(kQ/r²)としても

qが電場ではなく電荷Qから直で力を受けているとして
F=kqQ/r²としても
どちらの考え方からもqが受ける力の結論は一致）

No.1 回答者： masterkoto 回答日時： 2021/02/22 16:34

同じではないですよ

電場とは　電荷に静電気力が働くようになっているような空間のこと
1つ目の式はそのような空間のなかに置かれた電荷qがどのような力を受けるかという事を数式化したもの

２つめは
電荷が２つ存在するとき
2電荷の間に働く力を数式化したもの


ただし、２つめの状況において
電荷Q,qが存在するとして
その距離がrであるなら
・Qがその周りに作りだす電場は
E(r)=kQ/r²
この電場（空間）から　qが受ける力は
F=qE(r)
=kqQ/r²

・電場という空間を想定しないで
2電荷間に働く力を「クーロンの法則」からはじき出すと
F=kqQ/r²

結論は一致
ということです
両者は電場という場（空間)を想定しているかしていないか
異なりますよね・・・