1個の電荷から受ける力は、クーロンの法則で求められます。では、まわりに電荷が2個、3個とあるとき、試験電荷が受ける力はどうなるのでしょうか。
この記事では、複数の点電荷が及ぼす力をベクトルとして足す「重ね合わせの原理」を、図と動画で確かめたあと、数式と数値例で整理します。
1個の点電荷が及ぼす力や、ソース電荷・試験電荷の意味を先に確認したい方は、「クーロンの法則」をご覧ください。
目次（このページで分かること）
まずは合力の向きを予想しよう
二つのソース電荷があるとき、試験電荷 \(Q\) にはどの向きの力が働くでしょうか。
図や動画で答えを見る前に予想してみましょう。それぞれのソース電荷から試験電荷へ向かう力の矢印を描くと、最終的な力はどちらを向くでしょうか。
試験電荷が受ける力は、それぞれのソース電荷が及ぼす力のベクトル和になります。
$$\mathbf{F}=\mathbf{F}_1+\mathbf{F}_2$$
ここで重要なのは、力の大きさだけでなく、方向も考慮するため、ベクトル和をとります。一般には \(F=F_1+F_2\) ではありません。各力を \(x\) 成分と \(y\) 成分に分け、それぞれの成分を足します。
重ね合わせの原理とは
複数の原因があるとき、それぞれの原因が単独でつくる効果を計算し、最後に足し合わせて全体の効果を求める考え方を重ね合わせの原理といいます。
クーロン力の場合は、ソース電荷ごとに試験電荷へ及ぼす力を求め、それらをベクトルとして足します。ほかのソース電荷が増えても、1個ずつ求めて足すという手順は変わりません。
重ね合わせで足すのは「距離」や「力の大きさ」ではなく、力のベクトルです。
次のシミュレーションでは、電荷を動かすと、各力の向きや大きさが変化し、それに応じて合力も変化します。それぞれの力を1本ずつ確認し、合力がベクトル和になっていることを確かめてみてください。
