💡 ヒント：等電位面と電気力線

📋 問題の状況を整理しよう

直感的理解

電場を可視化するのに使う 2 種類の線：

この 2 つは必ず直交します。地図の等高線と「水が流れる方向」が直交するのと同じ理屈です。

点電荷のまわり：電気力線は放射状、等電位面は同心球面（→ 断面では同心円）。一様電場：電気力線は平行直線、等電位面は電場に垂直な平面。

✏️ 求めるもの

(1) 電気力線と等電位面の幾何的関係（直交・平行・その他）。(2) 点電荷のまわりの等電位面の形状。(3) 一様電場における等電位面の形状。

🔬 シミュレーションで体感

👀 観察のポイント

💡 考え方のヒント

🔧 使う道具
  1. (1) 2 本の線の関係：電気力線に沿って動くと電位が変化する → 等電位面上では電位一定 → 両者は垂直
  2. (2) 点電荷のまわりの電位：\(V = kQ/r\) は \(r\) だけの関数 → \(r\) が同じ面は同じ電位 → 同心球面
  3. (3) 一様電場の電位：電場方向にのみ電位が変化 → 電場に垂直な平面は等電位
  4. 等電位面の間隔と電場の強さ：\(E = \Delta V / \Delta d\) なので、間隔 \(\Delta d\) が狭いほど電場強い
注意

等電位面に沿って電荷を動かしても仕事は 0（電位差 0 だから）。電気力線に沿って動くと電位が変化します。両者の区別は重要。また、2 本の力線は交わらない（交点では電場の向きが一意に決まらないから）。