電気量+Q[C]の点電荷から距離r[m]離れた点Aでの電場の大きさEと電位Vは次のように表されましたね。

これらの公式とクーロンの法則について整理してみましょう。

まず区別して覚えてほしいのが「ベクトル量」か「スカラー量」かという点です。

ベクトル量は、 方向 と 大きさ をあわせもつ量ですね。 クーロンの法則 は、「電気量+q[C]の電荷が受ける 静電気力 を表す式」なので、 ベクトル量 です。静電気力の大きさは次の公式で求められます。

電場 の式は、「電気量+1[C]の電荷が受ける 静電気力 を表す式」なので、 ベクトル量 です。電場の大きさは次の公式で求められます。

これらの公式は、 大きさ のみを表しています。したがって、Qやqの値を代入するときは、電荷の符号は外して計算します。 方向 は、大きさとは別に図などによって判断することになります。

一方、スカラー量は、 方向なしで大きさのみ を表す量です。 電位 の式は、「電気量+1[C]の電荷が持つ 位置エネルギー を表す式」なので、 スカラー量 です。

電位は、基準点に対してのエネルギーを表し、プラスになることもマイナスになることもあります。Qやqの値を代入するときは、電荷のプラス・マイナスの符号をそのまま入れてください。

公式がたくさんあると、覚えるのが大変ですよね。そこで、3つの式をまとめて覚えるコツを伝授しましょう。

上図のように、「クーロンの法則→電場→電位」という順番に式を見ていくと、文字が1つずつ減っていることに気づきますよね。 クーロンの法則の式からqを取ると電場の式 になり、 電場の式からrを取ると電位を求める式になる のですね。