電磁気学の入口にして最大の関門「電場と電位」。ここでつまずくと電磁気全体が苦手になり，逆にここをしっかり理解できれば回路も電磁誘導もスムーズに進みます。
このページは，当サイトの電場と電位シリーズを学習順に整理したまとめページです。4記事＋要点整理で，電場と電位を体系的にマスターできます。
電場と電位マスターへの4ステップ
Step1 電場をつかむ
「電荷が力を受ける空間」を表す電場の定義から。$E=\bun{F}{q}$ の意味をここで正確に理解します。
Step2 電位を理解する
「電気的な高さ」を表す電位の登場です。電場（ベクトル）との違いを意識するのがポイントです。
Step3 点電荷のまわりの電位を考える①
点電荷が作る電位を扱います。複数の電荷が作る電位の重ね合わせもここで確認します。
Step4 点電荷のまわりの電位を考える②
点電荷と電位の具体例を考えていきます。エネルギー保存則と組み合わせた典型問題まで仕上げます。
電場と電位の要点まとめ
押さえるべき式
| 量 | 式 | ポイント |
|---|---|---|
| 電場（定義） | $\vec{F}=q\vec{E}$ | ベクトル。単位は N/C＝V/m |
| 点電荷の電場 | $E=k\dfrac{Q}{r^2}$ | 距離の2乗に反比例 |
| 点電荷の電位 | $V=k\dfrac{Q}{r}$ | スカラー。無限遠基準・距離に反比例 |
| 一様電場と電位 | $V=Ed$ | コンデンサー内部などで活躍 |
電場と電位の関係
電場は「電位のグラフの傾きの $-1$ 倍」であり，電位の高い方から低い方を向きます。電気力線と等電位面は必ず直交します。
よくあるつまずきポイント
電場と電位の違いがわかりません。
電場は「その場に電荷を置いたらどのような力を受けるか」を表すベクトル量，電位は「電気的な高さ」として，エネルギーを表すスカラー量です。坂道にたとえると，電位が標高，電場が斜面の傾きに対応します。
電位が0の点では電場も0？
そうとは限りません。正負の点電荷の中間では，電位が $0$ でも電場は存在します。逆に電場が $0$ でも電位が $0$ とは限りません。それぞれ独立に計算しましょう。
電位の重ね合わせはどう計算する？
電位はスカラーなので，符号込みでそのまま足すだけです。一方で，電場の重ね合わせはベクトルの合成が必要となります。
さらに演習を積みたい人へ
電場と電位は，東大をはじめとする難関大入試の頻出テーマです。基本をマスターしたら，過去問ベースの問題集で仕上げの演習を積みましょう。
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