点電荷は、電磁気の文脈において、それは点と考えることができ、このような小さな寸法の電荷です。たとえば、電荷を持つ陽子と電子を持つ素粒子は非常に小さいので、多くのアプリケーションでその寸法を省略できます。電荷が点指向であることを考慮すると、その相互作用を計算し、物質の電気的特性を理解する作業がはるかに簡単になります。
素粒子は、点電荷になり得るものだけではありません。それらはまた、イオン化された分子、チャールズA.クーロン（1736-1806）が彼の実験で使用した荷電球、さらには地球そのものである場合もあります。オブジェクトのサイズよりはるかに離れた距離にある限り、すべてがポイントチャージと見なされます。
図1.同じサインのポイントチャージは互いに反発し、反対のサインのポイントチャージは引き寄せます。出典：ウィキメディア・コモンズ。
すべての物体は素粒子でできているため、電荷は質量と同様に物質固有の特性です。電子は質量なしでは存在できず、電荷なしでも存在できません。
プロパティ
今日私たちが知る限りでは、正と負の2種類の電荷があります。電子は負の電荷を持ち、陽子は正の電荷を持ちます。
同じ符号の電荷は反発し、反対の符号の電荷は引き寄せます。これは、時間通りの、または測定可能な寸法のオブジェクトに分散された、あらゆるタイプの電荷に有効です。
さらに、注意深い実験により、陽子と電子の電荷はまったく同じ大きさであることがわかりました。
考慮すべきもう1つの非常に重要な点は、電荷が量子化されることです。これまでに、電子の電荷よりも小さい孤立電荷は発見されていません。それらはすべてこれの倍数です。
最後に、電荷が保存されます。つまり、電荷は生成も破壊もされませんが、1つのオブジェクトから別のオブジェクトに転送できます。このように、システムが分離されている場合、総負荷は一定のままです。
電荷の単位
国際単位系（SI）の電荷の単位は、チャールズA.クーロン（1736-1806）に敬意を表して、大文字Cで略されたクーロンです。 2ポイントの充電の間。それについては後で話します。
自然界で分離できる最小の電子の電荷は、次の大きさです。
クーロンは非常に大きな単位であるため、約数がよく使用されます。
我々は前に述べたように、電子の符号は-マイナスです。陽子の電荷はまったく同じ大きさですが、正の符号が付いています。
標識は慣例によるものです。つまり、電気には2種類あり、それらを区別する必要があるため、一方には符号（-）ともう一方の符号（+）が割り当てられています。ベンジャミン・フランクリンはこの指定を行い、また電荷保存の原則を発表しました。
フランクリンの時代までには、原子の内部構造はまだ不明でしたが、フランクリンは、絹でこすったガラスの棒が帯電して、この種の電気を正と呼んでいるのを観察していました。
この電気に引き寄せられた物体には負の符号がありました。電子が発見された後、帯電したガラス棒がそれらを引き付けたことが観察され、これが電子の電荷が負になった方法です。
ポイントチャージに関するクーロンの法則
18世紀の終わり、フランス軍のエンジニアであるクーロンは、材料の特性、梁に作用する力、および摩擦力を研究するために長い時間を費やしました。
しかし、彼は彼の名を冠し、2点電荷間の相互作用を説明する法律で最もよく覚えています。
を2つの電荷q 1とq 2とします。クーロンは、引力または反発力のいずれかであるそれらの間の力は、両方の電荷の積に正比例し、それらの間の距離の二乗に反比例すると決定しました。
数学的に：
この方程式では、Fは力の大きさを表し、rは電荷間の距離です。等式には、静電定数と呼ばれるk eとして表される比例定数が必要です。
したがって：
さらに、クーロンは力が電荷を結ぶ線に沿って向けられていることを発見しました。したがって、rが上記の線に沿った単位ベクトルである場合、ベクトルとしてのクーロンの法則は次のようになります。
クーロンの法則の適用
クーロンは彼の実験にねじり天秤と呼ばれる装置を使用しました。これにより、以下の静電定数の値を確立することができました。
次にアプリケーションを見てみましょう。三点荷重をさとらのQ A、Q B、Q Cの位置に、図2の計算におけるQ上の正味の力示すBを。
図2.負の電荷に対する力は、クーロンの法則を使用して計算されます。出典：F. Zapata
電荷q Aは電荷q Bを引き付けます。これは、それらの符号が反対であるためです。q Cについても同様です。分離されたボディダイアグラムは右側の図2にあります。この図では、両方の力が垂直軸またはy軸に沿って方向付けられており、反対方向を向いていることがわかります。
充電に対する正味の力q Bは次のとおりです。
F R = F AB + F CB（重ね合わせの原理）
国際システム（SI）ですべての単位を書くように注意しながら、数値を置き換えるだけです。
F AB = 9.0 x 10 9 x 1 x 10 -9 x 2 x 10 -9 /（2 x 10 -2）2 N（+ y） = 0.000045（+ y） N
F CB = 9.0 x 10 9 x 2 x 10-9 x 2 x 10-9 /（1 x 10 -2）2 N（-y）= 0.00036（-y）N
F R = F AB + F CB = 0.000045（+ y）+ 0.00036（-y）N = 0.000315（-y） N
重力と電気
これら2つの力は同じ数学的形式を持っています。もちろん、それらは比例定数の値が異なり、重力は質量で動作し、電気は電荷で動作します。
しかし重要なことは、どちらも距離の2乗の逆数に依存するということです。
固有のタイプの質量があり、それは正と見なされるため、重力は常に引き付けられますが、電荷は正または負になります。このため、場合によっては、電気力が引力または反発力を持つことがあります。
そして、上記に由来するこの詳細があります。自由落下中のすべてのオブジェクトは、地球の表面に近い限り、同じ加速度を持っています。
しかし、たとえば陽子と電子を荷電面の近くで放出すると、電子は陽子よりもはるかに大きな加速度を持ちます。さらに、加速度は反対方向になります。
最後に、言われたように、電荷は量子化されます。つまり、電子（または陽子）の2.3倍または4倍の電荷を見つけることができますが、この電荷の1.5倍にはなりません。一方、質量はいくつかの単一の質量の倍数ではありません。
素粒子の世界では、電気力は重力の大きさを超えています。ただし、巨視的なスケールでは、重力が支配的です。どこ？惑星、太陽系、銀河などのレベルで。
参考文献
- Figueroa、D.（2005）。シリーズ：理工学のための物理学。ボリューム5.静電気。ダグラスフィゲロア（USB）によって編集されました。
- Giancoli、D。2006。物理学：アプリケーションの原則。6日。エドプレンティスホール。
- カークパトリック、L。2007。物理学：世界の概観。6要約版。Cengage Learning。
- ナイト、R。2017。科学者および工学のための物理学：戦略的アプローチ。ピアソン。
- シアーズ、ゼマンスキー。2016.現代物理学を備えた大学物理学。14日。Ed。V 2。