電場

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電場（electric field）は、空間の各点で電荷が受ける電気力を記述するベクトル場である。

定義

試験電荷 q が受ける力を F とすると、電場 E は E=F/q で定義される。電場は電荷が存在しない点にも定義できる。

E = F/q

真空中の点電荷が作る電場は距離の2乗に反比例し、電荷から放射状に広がる。符号によって向きが変わる。

静電場は電位の空間変化から求められる。電場と電位の関係は、力と位置エネルギーの関係に対応する。

電場を測る試験電荷は、もとの電荷配置をほとんど変えないほど小さいと考える。複数の電荷が作る電場は各電場のベクトル和になる。正の試験電荷には電場と同方向、負の試験電荷には逆方向の力が働く。電場の単位N/CはV/mとも等価である。

平行板の端の効果を無視し、電位差100 V、間隔0.02 mなら電場の大きさはE≈V/d=5000 V/mとなる。2 μCの正電荷が受ける力はqE=0.010 Nである。点電荷の電場E=kQ/r²では距離を2倍にすると大きさは1/4になり、一様な電場とは距離依存が異なる。

静電場ではE=−∇Vであり、正電荷には電位の低くなる方向へ力が働く。電位が0でも勾配が0とは限らず、電場が0でも電位が0とは限らない。電場の線は向きと強さを表す図示であって、空間に実在する糸ではない。静電平衡の導体内部では電場が0になるよう自由電荷が再配置される。

同じ正電荷二つの中点では、電場と電位はどうなるか。電位の基準は無限遠とする。

解答と考え方を見る

電場は大きさが等しく逆向きなので0。電位はスカラーとして足し合わされ正の値になるため、0ではない。

資料確認日：2026-10-12。