電磁気学の基本概念である電界、電位、コンデンサについて学習しましょう。電界は電荷の周りに生じる空間の性質で、電位は電荷の位置エネルギー、コンデンサは電荷を蓄える素子です。
電界は単位電荷あたりに働く力として定義され、ベクトル量です。正電荷から出て負電荷に入る向きを持ち、単位はニュートン毎クーロンまたはボルト毎メートルで表されます。電界中に置かれた電荷には電界の方向に力が働きます。
電位は単位電荷あたりの位置エネルギーで、スカラー量です。電位差は電圧とも呼ばれ、電界は電位の高い方から低い方へ向かいます。電位と電界には密接な関係があり、電界は電位の勾配の負の値で表されます。
コンデンサは電荷を蓄える電子部品で、2枚の導体板を誘電体で絶縁した構造をしています。電極間に電圧を加えると、一方の電極に正電荷、もう一方に負電荷が蓄積されます。蓄えられる電荷Qは、電気容量Cと電圧Vの積で表されます。
今回学習した内容をまとめます。電界は電荷の周りの空間の性質で単位電荷あたりに働く力、電位は単位電荷あたりの位置エネルギーで電位差が電圧、コンデンサは電荷を蓄える素子でQ equals C times Vの関係が成り立ちます。これらの概念は電気回路や電子機器の基礎となる重要な知識です。