Inhomogeneous electric fields in daily-life phenomena as physics education material

摘要

電場や磁場の存在を感じ取ることができるような日常現象を,物理教育の導入で説明することは重要だが,物理で扱うモデルは極端なまでに理想化されていて,日常現象とはかけ離れている。そこで,身近な静電場現象として,体にたまった静電気が手と接地されたドアノブとのあいだで起こる放電現象を取り上げ,数値シミュレーションをもとに,電気エネルギーが空間に染み出ていることを説明する資料を作成した。特に,とがった部分の近傍では強い電場が発生していることや,帯電体から離れた遠方では影響が等方化することを説明した。これを用いて,物理未履修生を主な対象とする高校での出張講義で行った。そのとき使った比喩説明や生徒の感想を紹介し,課題を整理した。この資料を使って,電荷と電荷の間の力が空間に静電応力として伝わる様子も議論できる。