電験ノート

電場の可視化 — 2つの点電荷

電荷 q1q_1 (左)
+1.0 μC
電荷 q2q_2 (右)
−1.0 μC
配置パターン
双極子(+から−へ)
μC
μC

パラメータを動かしてみよう

1 重ね合わせの原理

2つの電荷が作る電場は、それぞれの電場をベクトル的に足し合わせたもの:
E⃗(P)=E⃗1(P)+E⃗2(P)\vec{E}(P) = \vec{E}_1(P) + \vec{E}_2(P)
これを重ね合わせの原理と呼び、3つ以上の電荷でも同様に成り立ちます。

2 異符号 → 双極子パターン

デフォルト(q1=+1,q2=−1q_1 = +1, q_2 = -1)のまま観察してください。

  • 電場の矢印は + から出て − に入る(古典的双極子の絵)
  • 2つの電荷の中間付近で電場が強い(両電荷の寄与が同方向に重なる)
  • ヒートマップで「中間が暖色」「上下に伸びる強い電場」が見える

3 同符号 → 中間に電場ゼロ点が現れる

q2q_2 のスライダーを −1 → +1 に変えてください(両方とも +1 に)。

  • 矢印が 2つの電荷のちょうど中間で打ち消し合う(両電荷からの寄与が逆向きで等しいため)。電場ゼロ点(中性点)の出現
  • 遠方から見ると、両電荷の合計分の正電荷1つの放射状電場と同じパターンに近づく
  • q1=q2=−1q_1 = q_2 = -1 にしても電場の形は同じ(矢印の向きが全て反転するだけ)

4 片方を 0 → 単電荷に戻る

q2q_2 のスライダーを 0 にしてください。

  • 右の電荷の寄与が消え、左電荷だけの放射状の電場が残る
  • 単一点電荷ページ と同じ絵になることを確認
  • 次に q1q_1 も 0 にすると、電場が完全に消える(全領域が薄い背景色に)

5 振幅を変えて非対称に

q1=+2,q2=−1q_1 = +2, q_2 = -1 のように大きさを違えてみてください。

  • 強い方の電荷側に電場の中心がずれる
  • 双極子の対称性が崩れて、電場ゼロ点の位置も移動する

関連 lab— 静電気