電荷-電界


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電荷

  • 電荷における状態表現
    • 帯電:物体における電荷の付帯現象
    • 帯電体:被帯電物体
    • 静電気:帯電体における静止電荷
    • 静電現象:静電気に因る各種誘引現象
    • 静電力:帯電体間の吸引/反発力
      • F[N]:点電荷間の作用力
      • k:比例定数
      • Q k [C]:点電荷
      • r[m]:点電荷間距離
        F=k\cdot\frac{Q_{1}\cdot Q_{2}}{r^{2}}[N]
      • ε[F/m]/[C/V・m]:誘電率/物質別に相違
        k=\frac{1}{4\pi\epsilon}

  • 静電誘導
    • 帯電体の絶縁架台上導体への近接における
      近接部の帯電体逆電荷/遠方における帯電体同電荷の出現現象

  • 静電遮蔽
    • 接地を伴う収容導体に因る収容内部における静電誘導の遮蔽


電界/電界強度

  • 電界:電荷間における静電力の作用空間

  • 電界強度:単位正電荷毎の静電力量/方向
    • E[V/m]:電界強度
      E=\frac{Q}{4\pi r^{2}\epsilon}[V/m]

  • 電界内への電荷配置における静電力
    • F[N]:電界内電荷への静電力
      F=QE[N]

  • 電気力線
    • 電荷相互の電界における仮想作用線
    • 電気力線定義の構成要素
      • 正電荷からQ/ε[qty]流出/負電荷へQ/ε[qty]流入
      • 異電荷相互に対し最短距離を接続/同電荷相互に対し反発
      • 電気力線相互に対し交差不能
      • 任意面積における電気力線密度は電界の強度に同調
    • 電界発生端部にては連続特性が消失

  • 電束
    • 電荷間における介在物質の影響省略に因る仮想作用線

  • 電束密度
    • D[C/㎡]:電束密度
    • Q[C]:電束
      D=\frac{Q}{A}[C/m^{2}]

  • 単位電荷における電束密度
    D=\frac{Q}{A}=\frac{Q}{4\pi r^{2}}[C/m^{2}]

  • 単位電荷における電界強度換算
    E=\frac{D}{\epsilon}[V/m]
    D=\epsilon E[C/m^{2}]


電位/静電容量

  • 電位:無限遠点/接地における単位正電荷に対し基準正電荷迄の移動への所要エネルギー
    \int_{\infty}^{r}\frac{-Q}{4\pi r^{2}\epsilon}\cdot dr=\frac{Q}{4\pi \epsilon}\cdot\frac{1}{r}
    V=\frac{Q}{4\pi r\epsilon}[V]/[J/C]

  • 電位差:電位の高低差
    V_{h}=\frac{Q}{4\pi r_{1}\epsilon}
    V_{l}=\frac{Q}{4\pi r_{2}\epsilon}
    V_{hl}=V_{h}-V_{l}=\frac{Q}{4\pi\epsilon}\left(\frac{1}{r_{1}}-\frac{1}{r_{2}}\right)

  • 電荷/電圧間比例定数
    • C[F]:静電容量/比例定数
      Q=CV[C]

  • 静電容量換算
    C=\frac{Q}{V}=\frac{Q}{\frac{Q}{4\pi r\epsilon}}=4\pi r\epsilon[F]