電磁気難関大レベル
電場のエネルギー密度で E を2乗し忘れる
問題
真空中に強さ E の一様な電場がある。電場のエネルギー密度 u を求めよ。真空の誘電率を ε₀ とする。
ありがちな答え
答えの単位で検算する
手順2 答えの右辺に単位を当てはめる
数字の係数(2、、π など)は単位をもたないので無視します。
[] × 不一致
手順3 比べる
求めたい量は なのに、答えの単位が合いません。この答えはどこかが間違っています。
どこで間違えやすいか
コンデンサーのエネルギー から導くときに、2乗を落とした。ε₀E の単位は (電束密度と同じ)で、エネルギー密度ではない。
正しい答え
正しい答え
[] ○ 一致
単位が になり、求めたい量と一致しました。
単位が合っても、答えが正しいとは限りません(係数や sin・cos の間違いは見つけられません)。ただ、単位が合わなければ必ず間違いなので、見直す場所を絞り込めます。
電場・電位・ガウスの法則のほかのミス
電場・電位・ガウスの法則の検算のコツ
電場は 、電位は V で、r の次数が1つ違います。点電荷の電場は r²、直線電荷は r、平面電荷は r によらない。電荷が「長さあたり」「面積あたり」になるたびに、r の次数が1つずつ下がります。