本節では、静電場の基本的な力学的性質である経路に依存しない性質を想像してください。あなた眼前には起伏するエネルギー地図があり、電場力は重力のように「結果だけに注目し、過程には無関心」な運搬者です。
核心的な定義と原理
- 一様電場：如果电场中各点的电场强度的大小相等、方向相同，这个电场就叫作匀强电场。典型模型是等量の異種電荷を持つ非常に近い距離の平行金属板です。
- 仕事の公式：一様電場 $E$ 内で電荷 $q$ を移動させるとき、$W_{AB} = F \cdot |AB| \cos \theta = qE d$ となります。ここで $d$ は、電荷の始点と終点が電場線方向に投影した距離です。
- 経路に依存しない性質の定理：一様電場内で電荷を移動させるとき、静電力が行う仕事は、電荷の始点と終点にのみ依存し、通過する経路とは無関係です。
物理的な類比：重力と静電力
静電力は重力と同じく「保存力」です。つまり、経路に依存しない仕事を行う力は、すべて対応するエネルギー概念（電位エネルギー、重力ポテンシャルエネルギーなど）を導入して、その仕事によるエネルギー変換を記述できます。