電磁気学の応用問題にチャレンジ 〜電験１種過去問より〜
たまには難易度の高い問題にチャレンジしてみても良いかなと。それをわかりやすく書き下すことに、意味があると思う。そのつもりで解き進めてみる。
出典は電験１種（理論：電磁気学）。図のようなリング状電荷が作る電界について計算する問題である。
事前知識：電荷と電界について
ある空間上に電荷が置かれることで、その周りには電界が生まれる。ここが今回の出発点である（この辺は高校物理でも習う話のはず）。
例えば、点電荷（Q）から距離（r）だけ離れた点Pに生じる電界（E）は下記のように表される。
ここで、真空中の誘電率（ε0）は次の数値で表される物理定数である。
事前知識：電位について
電位とは、ある点（A）における電荷（1C）が持つ位置エネルギーを指す。
例えば、図の点（A）の電位は、電場が基準点（O）まで移動したときにする仕事として計算できる。
電位の場合、この基準点（O）は無限遠とするのが一般的である。
ここまでが、今回の問題を解く上での事前知識である。
公式の説明はあくまで点電荷を前提として進めてきたのだが、今回はリング状電荷ということで、微分積分の話が追加される。
ただ、あくまで事前知識をベースに発展させた内容であるので、事前知識を理解していれば、解法の流れは理解できるとは思う。
問題にチャレンジ
実際に問題にチャレンジしてみた。たぶん１時間くらい費やした（解説はこちらのページを参照した）。
おわりに
これまでは、簡単に説明できることをテーマとして取り上げてきた（あくまで自分の中の基準による）。今回のように、応用レベルの問題を取り扱うのは初めての試みである。
高専で本格的に勉強して以来なので、ブランクこそありはしたが、引き続きこのような挑戦も続けていこうと改めて思う次第である。
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最後まで読んでいただき、ありがとうございました。実際は非定期ですが、毎日更新する気持ちで取り組んでいます。あなたの人生の新たな１ページに添えるように頑張ります。何卒よろしくお願いいたします。
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