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クーロン力

 正電気同士、負電気同士は反発しあい(斥力【せきりょく】という)、正電気と負電気同士は引き合う(引力という)という現象は古くから知られていた。16世紀末に、ギルバートが正と負の電気が引き合う摩擦電気を学問的に考証しました。

 この力を法則によって明らかにしたのはクーロンが初めてである。クーロンは、電気というものを定量的に取り扱うことを可能とした。

クーロンの法則

[法則]クーロンの法則
2つの電荷の間に働く力の大きさは、電荷間の距離の2乗に反比例し、2つの電荷の電気量の積に比例する。つまり、数式で表すと次のようになる。
F=k_e~\frac{q_1~q_2}{r^2}
ただし、keは比例定数、Fは電荷間の力、q1とq2は電荷の電気量、rは電荷間の距離とする。

[補講]クーロンは同様なアプローチによって、2つの磁極間に働く力に関しても成り立つ。 ◇

 このように、クーロンの法則によって導かれる電荷間ないしは磁極間に働く力をクーロン力と呼ばれる。

例:+Q1と-Q2という帯電体があり、その間が2[m]ある。この2つの帯電体の間に働く力を4倍するには、帯電体間の距離を1[m]にすればよい。

 これを実際に計算してみる。「f=k~\frac{Q_1~\times~Q_2}{r^2}」がクーロンの法則の公式である。ここで、kとQ1とQ2は定数、fは4fとなので、代入すると次のようになる。

4f=4k~\frac{Q_1~\times~Q_2}{r} 4f=k~\frac{Q_1~\times~Q_2}{(\frac{r}{2})^2}

 よって、fを4fにすると、rはr/2になった。r=2[m]であったから、r/2=1[m]である。 ◇