【電験三種・理論】静電気とクーロンの法則

電験三種の「理論」科目で最初にぶつかる壁、それが静電気です。
「公式を見てもイメージが湧かない」「計算ミスが多い」という方のために、試験に出るポイントだけを絞り込みました。

1. 全ての基本！クーロンの法則

電気にはプラス（＋）とマイナス（－）があります。
この2つの電気が引き合ったり、反発したりする力のことを「静電力（クーロン力）」と呼びます。

この力 F を求める公式は、以下の通りです。これが全ての出発点です。

初心者の方は、この式を「暗号」ではなく、以下のような「日本語のルール」として読み解いてください。

• 分子の Q（電荷）： 電気が大きいほど、力は強い。（比例）
• 分母の r（距離）： 距離が離れると、力は急激に弱くなる。（2乗に反比例）
• k（比例定数）： 真空中の場合、9 × 10⁹ という決まった数字が入ります。

2. 電界と電位の違い（イメージで攻略）

「電界」と「電位」の違いでつまずく人が多いですが、これは山の景色に例えると一瞬で分かります。

① 電界 \( E \) [V/m] ＝ 「坂の急さ（傾き）」

電界とは、そこに＋1C（クーロン）の電気を置いたとき、「どれくらい強く転がり落ちるか（押されるか）」を表す数値です。
坂道が急であればあるほど、強く転がりますよね。それが電界の強さです。

② 電位 \( V \) [V] ＝ 「地面からの高さ」

電位とは、その場所の「エネルギーの高さ」のことです。
高いところにあるボールほど、落ちたときに大きなエネルギーを持ちます。これが電圧（電位差）の正体です。

3. 最重要公式：V = Ed

平らな坂道（平等電界）では、以下の超重要公式が成り立ちます。
コンデンサの問題は、ほぼこの式を使います。

まずはこの3つの要素（力、傾き、高さ）のイメージを頭に入れておけば、複雑な計算問題も怖くありません。