💡 ヒント：帯電した小球のつりあい

📋 問題の状況を整理しよう

直感的理解

糸の先につけた2つの小球が同じ符号の電荷をもって反発し、糸が鉛直から開いて静止している問題です。各小球には重力・糸の張力・静電気力の3力がはたらき、これらがつりあっています。糸が開く角度が大きいほど静電気力が強い、というイメージをもちましょう。

身近な例：髪をこすった下敷きに細い毛を近づけると、毛が立ち上がる。電気力で糸（毛）が傾く現象は同じ原理です。

✏️ 求めるもの

(1) 小球どうしにはたらく静電気力 \(F\)の大きさ。(2) 小球の電気量 \(q\)（同符号・等量）。どちらも 3 力のつりあいとクーロンの法則を組み合わせれば出せます。

🔬 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. 力の図を描く：小球 A に作用する 3 力（\(mg\) 下向き、\(T\) 糸に沿って上、\(F\) 水平外向き）を矢印で描く
  2. (1) F を求める：水平・鉛直に分解してつりあいを立て、\(F = mg\tan\theta\) に代入
  3. 距離 r を出す：幾何から \(r = 2L\sin\theta\)
  4. (2) q を求める：クーロンの法則 \(F = k\dfrac{q^2}{r^2}\) を \(q\) について解く形（\(q = r\sqrt{F/k}\)）に変形
注意

クーロンの法則の 距離 \(r\) は「小球どうしの距離」で、糸の長さ \(L\) ではありません。必ず \(r = 2L\sin\theta\) で換算しましょう。