真空中で、0.3 m 離れた位置に、電荷量 2×10⁻⁶ C と 3×10⁻⁶ C の二つの点電荷を置いたとき、二つの点電荷の間に働く静電力の大きさとして、最も近いものは次のうちどれか。ただし、クーロンの法則の比例定数を k＝9×10⁹ N・m²/C² とする。
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解答正解 2
クーロンの法則より、二つの点電荷の間に働く静電力は F＝k・Q1Q2／r² で表される。電荷量の積は 6×10⁻¹² C²、r²＝0.09 m² なので、F＝9×10⁹×6×10⁻¹²／0.09＝0.054／0.09＝0.6 N となる。計算では距離を 2 乗し忘れたり、10 の累乗の処理を誤ったりしやすい。
選択肢ごとの判定
1分母を距離の 2 乗ではなく 1 乗（0.3）にした値。クーロンの法則は距離の 2 乗に反比例する。
2正しい。F＝k・Q1Q2／r²＝9×10⁹×(2×10⁻⁶)×(3×10⁻⁶)／0.3²＝0.054／0.09＝0.6 N となる。
3分母を距離の 3 乗（0.027）にした値。次数を取り違えている。
4r²＝0.09 を 0.009 と小数点の位置を誤って計算した値。