神戸大学2011年物理大問2について

問題文
http://kaisoku.kawai-juku.ac.jp/nyushi/honshi/11 …
解答
http://kaisoku.kawai-juku.ac.jp/nyushi/honshi/11 …

大問2の(4)についてなんですが、解答が理解できません。
力学的エネルギー保存の式を用いて解いていますが、このような、点電荷が二つとも動く問題では、
電位による位置エネルギーをどう扱えばいいのか分かりません。

どうしてこのような立式ができるのでしょうか。
また、他の考え方での解答などはあるのでしょうか。

以上について回答よろしくお願いします。

No.1 ベストアンサー 回答者： yokkun831 回答日時： 2013/01/25 10:29

AとBの距離がxのとき，

Aによって生じるBの位置の電場 kQ/x^2
Aによって生じるBの位置の電位 kQ/x → Bに置かれる単位電荷当たりの位置エネルギー
Aがつくる電場によってBがもつ位置エネルギー　U = kQ^2/x

逆にAとBの立場を入れ替えると
Bがつくる電場によってAがもつ位置エネルギー　U = kQ^2/x

このように考えると，AとBそれぞれがUを持っているかのように勘違いされますが，本来UはAとBの関係の中にある（A，B間の空間が蓄えている）わけで，AとBの位置関係に置いて両者が合計 U = kQ^2/x の位置エネルギーを持っていると解釈されます。

これは，AとBがばねで結ばれていて，電気力ではなくばねを通じて力を及ぼし合っている場面を考えてみるとよくわかります。弾性力による位置エネルギー＝弾性エネルギーは本来ばねが蓄えているものであり，AとBがもつ位置エネルギーは両者で合計
U = 1/2 Kx^2 （K：ばね定数，x：ばねの伸び縮み）
になるわけです。

解法は，ご紹介の解答にある方法だけです。他の抜け道，まわり道はありません。

この回答へのお礼

バネのくだり、とても分かりやすいです。
ありがとうございました。

お礼日時：2013/01/26 11:24