【演習】静電気力による位置エネルギー

物理【電磁気】第5講『静電気力による位置エネルギー』の講義内容に関連する演習問題です。 講義編を未読の方は問題を解く前にご一読ください。

静電気力による位置エネルギー「保存力」というワードを覚えていますか？静電気力は，実は保存力の一種です。ということは，位置エネルギーが存在するということになりますね！...

問題

[Level.1]
電位が5.0Vの位置に，電気量−2.0×10^-5Cの点電荷が置かれている。 この点電荷のもつ静電気力による位置エネルギーはいくらか。

[Level.2]
点Aに置かれた電気量4.2×10^-8Cの点電荷が，点Aよりも電位が15V低い点Bまで移動した。 静電気力がした仕事はいくらか。

[Level.3]
点Aに置かれた電気量−3.0×10^-7Cの点電荷に外力を加え，点Aよりも電位が2.0V低い点Bまでゆっくりと運ぶ。 静電気力がしたと外力がした仕事はそれぞれいくらか。

この下に答えを載せていますが，まずは自力で考えてみましょう。

答え

[Level.1]
−1.0×10^-4J

[Level.2]
6.3×10^-7J

[Level.3]
静電気力がした仕事：−6.0×10^-7J
外力がした仕事：6.0×10^-7J