問題
方針
電界中の電子(電荷)に加わる力(クーロン力)を求める問題です。
クーロン力は「電荷・電界のクーロン力」、電極板の電界の強さは「電界の強さ」を使いたいと思います。
解法
「電界のクーロン力」の式
$\displaystyle F=qE \ [N] $
$F$：クーロン力 [$N$]
$q$：電荷 [$C$]
$E$：電界の強さ [$V/m$]
電極板の電界の強さをEとすると、電荷qは電気素量eなので、クーロン力Fは以下となります。
$\displaystyle F=eE \ [N] $
「電界の強さ」の式
$\displaystyle E=\frac{V}{d} \ [V/m] $
$E$：電界の強さ [$V/m$]
$V$：電圧 [$V$]
$d$：電極間の距離 [$m$]
電極板の電界の強さEは、電圧V、電極間隔dより以下となります。
$\displaystyle E=\frac{V}{d} \ [V/m] $
上記より、電子に加わる力Fは以下となります。
$\displaystyle F=eE=\frac{V}{d}e \ [N] $
解答
解答は(1)となります。
